CC BY
40
составляла 0,81-0,87, в слое 10-20 см -0,88-0,95 г/см3; под озимой пшеницей -соответственно, 0,95 и 1,18 г/см3, что существенно ниже, чем на делянках без механического рыхления (табл. 1).
За осенне-зимний период ко времени возобновления весенней вегетации озимой пшеницы плотность почвы, особенно в верхних горизонтах, возрастает во всех вариантах опыта. Однако большого влияния на развитие растений озимой пшеницы это не оказывает, а сроки посева яровых культур наступают значительно позже.
В фазе цветения озимой пшеницы различия в плотности почвы между контрольным и опытным севооборотами несколько сглаживаются. Под яровыми культурами к периоду их цветения во всех вариантах опыта величина этого показателя возрастает и различается в зависимости от вида растений (табл. 2).
на наш взгляд, чрезмерной рыхлостью почвы на глубину ее обработки в контроле, что приводит к потерям влаги от физического испарения, тогда как во втором варианте складываются оптимальные условия для ее накопления и сохранения [9].
Под озимой пшеницей, посеянной после поверхностной обработки, содержалось 32 мм продуктивной влаги, в варианте No-till - 37 мм. Причина -меньшее содержания влаги в слое 0-10 см, который обрабатывали дисковыми орудиями. Аналогичные результаты при сравнении накопления влаги в зависимости от обработки почвы получены и другими исследователями [10].
В засушливых и малоснежных регионах растительные остатки оказывают существенное влияние на накопление снега в зимнее время [11]. Наши наблюдения в течение
2. Влияние технологий возделывания на плотность почвы в фазе цветения полевых культур, г/см3 (в среднем за 2013-2014 гг.)
Технология Слой почвы, см Соя Озимая пшеница Подсолнечник Кукуруза Среднее
Традиционная 0-10 1,37 1,04 1,37 1,17 1,24
10-20 1,44 1,28 1,39 1,27 1,34
20-30 1,42 1,27 1,39 1,28 1,34
No-till 0-10 1,22 1,23 1,26 1,14 1,21
10-20 1,41 1,23 1,26 1,23 1,28
20-30 1,25 1,35 1,22 1,26 1,27
НСР 0,95 - 0,08 0,07 0,09 0,08 -
По-видимому, это связано не столько с технологией обработки почвы, сколько с особенностями корневых систем растений. Как следует из приведенных данных, в период цветения под посевами сои и подсолнечника, которые отличаются стержневой корневой системой, верхние горизонты почвы были плотнее, чем под пшеницей и кукурузой, у которых она мочковатая. В то же время плотность почвы под всеми культурами находилась в пределах оптимальных значений для черноземных почв [8].
К периоду полной спелости наблюдалось небольшое разуплотнение верхних горизонтов почвы при обеих технологиях и под всеми возделываемыми культурами. В контрольном севообороте плотность почвы в слое 0-10 см составила в среднем 1,08 г/см3 с колебаниями от 1,04 до 1,15 г/см3, в варианте No-till -1,05 г/см3 с интервалом от 1,00 до 1,17 г/см3. В более глубоких слоях (10-20 см) во всех вариантах опыта она находилась в пределах 1,13-1,15 г/см3.
Изучение запасов продуктивной влаги в почве при использовании разных технологий показало существенные различия между ними.
Перед уходом в зиму в варианте опыта с обработкой почвы под посев яровых культур в слое 0-30 см содержалось 16-20 мм продуктивной влаги, тогда как в необработанной почве - 35-47 мм. Объясняется это,
трех зимних периодов показали, что на обработанной почве с малым количеством растительных остатков слой снега достигал 10,6-13,6 см, а на необработанной - 17,5-41,7 см, или в
Уравнение регрессии, позволяющее прогнозировать высоту снежного покрова в зависимости от высоты растительных остатков, выглядит следующим образом:
У = 0,36x + 15,57,
где У - глубина снежного покрова, см; х - высота растительных остатков, см; 0,36 и 15,57 - коэффициенты регрессии.
Естественно, от количества и высоты стерни зависит скорость схода снежного покрова весной. Наблюдения за интенсивностью таяния снега при наступлении положительных температур воздуха в изучаемых вариантах опыта показали также, что на необработанной почве с большим количеством растительных остатков он таял на 8-12 дн. дольше, чем в контроле. С учетом полученных результатов в малоснежных засушливых регионах при использовании системы No-till следует выбирать методы уборки культур, которые позволяют оставлять на поле стерню оптимальной высоты.
Весной запасы продуктивной влаги в метровом слое необработанной почвы по культурам были существенно выше (на 14,5-19,0 %), чем в обработанной (табл. 4).
В течение вегетации содержание продуктивной влаги снижалось под всеми культурами. Однако в фазе колошения озимой пшеницы и цветения яровых культур разница в среднем по севообороту в пользу посевов без обработки почвы увеличивалась до 33,3%, а под озимой пшеницей в среднем за годы исследований она составляла 40,9%.
1,5-2,4 раза больше (табл. 3).
3. Влияние технологий возделывания на накопление снега зимой, см (в среднем за 2012-2015 гг.)
Предшественник Культура следующего года Традиционная технология No-till Прибавка
см %
Кукуруза соя 10,7 26,7 16 150
Соя озимая пшеница 12,7 17,5 4,8 38
Озимая пшеница подсолнечник 10,6 36,4 25,8 243
Подсолнечник кукуруза 13,6 41,7 28,1 207
Среднее 11,9 30,6 18,7 160
При этом величина снежного покрова была связана не только с количеством растительных остатков (г=0,444), но и с их высотой над поверхностью почвы (г=0,611).
Следовательно, при анализе роли растительных остатков в накоплении снега на фоне разных обработок или без них необходимо учитывать особенности культур и способы их уборки. Так, в нашем опыте больше всего снега отмечено после подсолнечника, который был скошен на высоте 83 см, и меньше всего после сои, убранной на низком срезе.
Значительно большее содержание продуктивной влаги в вариантах без обработки почвы обусловлено также наличием растительных остатков на поверхности почвы, которые снижают скорость ветра у поверхности почвы, что уменьшает испарение влаги. Наши наблюдения показали, что при наличии растительных остатков скорость ветра на высоте 10-25 см уменьшается в 1,5-1,6 раза, а в приземном слое - в 1,9-2,0 раза, по сравнению с величиной этого показателя в варианте без растительных остатков. Поэтому при традиционной технологии непроиз-
4. Влияние технологий возделывания на содержание продуктивной влаги весной в слое 0-100 см, мм (в среднем за 2013-2014 гг.)
Технология 1 Соя 1 Пшеница Подсолнечник Кукуруза I Среднее
Традиционная 152 137 146 145 145
No-till 178 163 170 166 169
Прибавка, % 17,1 19,0 16,4 14,5 16,6
НСР 0,05 9,3 10,1 10,5 7,8 -
Ы (D 3 ь
(D
д
(D Ь 5
(D
сл 2
О ^
водительные потери почвенной влаги возрастают еще и вследствие физического испарения с поверхности. Следовательно, растительные остатки способствуют не только накоплению, но и сохранению влаги в почве.
Таким образом, влага, которую растения используют для формирования урожая, при возделывании сельскохозяйственных культур без обработки почвы лучше накапливается и сохраняется, чем при посеве по традиционной технологии. Этому способствуют остающиеся на поверхности поля растительные остатки предшествующих культур. При этом плотность почвы в обоих вариантах меняется в течение вегетационного периода, но находится в пределах оптимальных значений для роста растений.
Литература.
1. Механико-технологическое обеспечение ресурсосбережения в засушливом земледелии / Э.И. Липкович, Л.Н. Петрова, В.Б. Рыков, В.К. Дридигер, Д.К. Зайцев, Г.А. Жидков // Техника и оборудование для села. 2006. № 1. С. 14-16.
2. Влияние ресурсосберегающей обработки выщелоченного чернозема на водно-физические свойства почвы и урожайность сельскохозяйственных культур в полевом севообороте в условиях республики Татарстан / М.М. Ильясов, И.Х. Габ-драхманов, А.Х. Яппаров, Н.Л. Шаронова // Достижения науки и техники АПК. 2013. № 2. С. 8-10.
3. Конищев А.А. К вопросу о совершенствовании технологий обработки почвы // Земледелие. 2013. № 7. С. 7-9.
4. Кулинцев В.В., Дридигер В.К. Эффективность использования пашни и урожайность полевых культур при возделывании по технологии прямого посева // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 4. С. 16-18.
5. Бадахова Г.Х., Кнутас А.В. Ставропольский край: современные климатические условия. Ставрополь: Краевые сети связи, 2007. 272 с.
6. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
7. Доспехов Б.А., Васильев И.П., Туликов А.М. Практикум по земледелию. М.: Агропромиздат, 1987. 383 с.
8. Кузыченко Ю.А., Кулинцев В.В. Оптимизация систем основной обработки почвы в полевых севооборотах на различных типах почв Центрального и Восточного Предкавказья: Монография. Ставрополь: АГРУС, 2012. 168 с.
ю 9. Тарасенко Б.И. Повышение плодо-q родия почв Кубани: некоторые вопросы сч физики почв Краснодарского края в связи ё? с их сельскохозяйственным использовани-z ем. Краснодар: Краснодарское кн. изд-во, g 1981. - 188 с.
10. Динамика влагопереноса в почве в ц зависимости от технологий ее обработки и ^ возделываемых культур. / В.Б. Рыков, С.И. S Камбулов И.А. Камбулов, Е.Б. Демина // $ Инновационное развитие АПК России на
базе интеллектуальных машинных технологий: Сб. науч. докл. Междунар. науч.-техн. конф. М.: ВИМ, 2014. С. 205-208.
11. Рябов Е.И. Научно-методическое пособие по применению почвозащитной безотвальной обработки на территории Ставропольского края. Ставрополь: Ставропольское кн. изд-во, 2002. - 159 с.
Influence of crops cultivation technologies on the efficient moisture content and soil density at the crop rotation
L.N. Petrova1, V.K. Dridiger2, E.A. Kashchaev2
Stavropol State Agrarian University, Zootekhnicheskaja str., Stavropol, 355017, Russia 2Stavropol Research linstitute of Agriculture, Nikonov str., 49, Mikhaylovsk, Shpakovskiy district, Stavropol Territory, 356241, Russia
Summary. Researches in stationary experiment were conducted on the ordinary chernozem in the fragile humid zone of Stavropol Territory to study influence of crop cultivation technologies on the efficient moisture content and soil density at the crop rotation: soy - winter wheat - sunflower - corn. All fields of the crop rotation were studied simultaneously by 2 variants of crop cultivation: with use of traditional technology of soil tilling (control) and without one (No-till). In control basic cultivation of soil for spring cultures included stubbling in 2 traces and underwin-ter plowing by depth of 20-22 cm, for winter wheat double processing by a disk harrow (8-10 cm) and presowing cultivation were carried out. Before winter the soil density at traditional tilling for spring cultures in a layer of 0-10 cm made 0.81-0.87, in a layer of 1020 cm - 0.88-0.95 g/cm3, for winter wheat it was 0.95 and 1.18 g/cm3respectively. On the plots without soil tilling it equaled 1.06-1.10 and 1.13-1.16 g/cm3 respectively. During vegetation of cultures soil density increases in both variants, but it is in limits of optimum values for chernozems. In the spring efficient moisture content in a metre-deep layer of the raw soil was by 14.5-19.0% more, than in the tilled soil. Its value decreased during vegetation in all fields. However, in a heading phase of winter wheat and blooming period of spring cultures the difference in the content of efficient soil moisture increased on average on a crop rotation by 33.3% in favor of No-till.
Keywords: traditional technology, No-till, soy, winter wheat, sunflower, corn, crop rotation, efficient moisture, soil density.
Author Details: L.N. Petrova, Member of the RAS, Dr.Sc.(Agr.), Professor (e-mail: [email protected]); V.K. Dridiger, Dr.Sc. (Agr.), Deputy Director; E.A. Kash-chaev, Post-graduate Student.
For citation: Petrova L.N., Dridiger V.K., Kashchaev E.A. Influence of crops cultivation technologies on the efficient moisture content and soil density at the crop rotation. Zemlede-lie. 2015. No. 5. pp. 16-18 (in Russ.).
УДК 631.431.2:231.
Влияние разных способов обработки на агрофизические свойства и структурное состояние почвы
B.А. НИКОЛАЕВ1, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
М.А. МАЗИРОВ1, доктор биологических наук, зав. кафедрой
C.И. ЗИНЧЕНКО2, доктор сельскохозяйственных наук, зам. директора
1РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, 49, Москва, 127550, Россия 2Владимирский НИИСХ, ул. Центральная, 3, п. Новый, Суздальский район, Владимирская обл., 601261, Россия E-mail: vladimir [email protected]
Основной целью исследований была разработка приемов и способов оптимизации агрофизических свойств дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы вследствие снижения интенсивности механического воздействия. Применение минимальной обработки уменьшало плотность пахотного слоя почвы (0-20 см) в среднем до 1,39 г/см3, по сравнению со вспашкой (1,46 г/см3). Однако одновременно в первом варианте наблюдали переуплотнение подпахотного (20-30 см) слоя до 1,50 г/см3. При этом минимальная обработка улучшала пористость аэрации почвы. Наибольшая в опыте величина этого показателя отмечена в верхнем (0-10 см) слое - 26,4%, что на 9,7% выше, чем после вспашки. С уменьшением интенсивности обработок с помощью приемов минимизации в пахотном слое сокращается содержание агрономически ценной фракции (0,25-10 мм) в среднем на 7,0%, по сравнению со вспашкой. При этом одновременно возрастает количество водоустойчивых агрегатов, сосредоточенных в основном в верхнем слое почвы. Максимальное увеличение твердости как пахотного, так и подпахотного слоев выявлено после отвальной обработки - соответственно, 18,0 и 23,5 кПа против 13,6 и 18,8 кПа при поверхностном рыхлении. Минимальная обработка (10-12 см) повышала водопроницаемость корнеоби-таемого слоя почвы под посевами ячменя на 0,49 мм/мин, по сравнению со вспашкой. Между плотностью сложения пахотного слоя и наличием глыбистой фракции размером >10 мм, а также твердостью почвы установлена прямая зависимость. Минимальная обработка повышает пористость аэрации корнеобитаемого
слоя, снижает плотность сложения и улучшает водопроницаемость почвы. При этом урожайность ячменя возрастает на 24,5%.
Ключевые слова: дерново-подзолистые легкосуглинистые почвы, минимальная обработка, отвальная обработка, плотность сложения, пористость аэрации, водопроницаемость, структура.
Для цитирования: Николаев В.А., Ма-зиров М.А., Зинченко С.И. Влияние разных способов обработки на агрофизические свойства и структурное состояние почвы // Земледелие. 2015. № 5. С. 18-20.
В связи с использованием в современном сельскохозяйственном производстве прогрессивных ресурсосберегающих технологий и освоением короткоротационных севооборотов возрос интерес к изучению агрофизических факторов плодородия почвы (плотность, пористость, твердость, водопроницаемость) [1].
Одна из задач земледелия и мелиорации - временное или коренное улучшение физических свойств почвы. При этом для зон недостаточного увлажнения разрабатывают приемы, способствующие накоплению и сохранению влаги. В зоне избыточного увлажнения агротехнические и мелиоративные мероприятия, наоборот, должны быть направлены на уменьшение содержания влаги в почве и увеличение ее аэрации [2].
Благоприятные физические свойства - основа и необходимое условие реализации потенциального почвенного плодородия для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Поэтому создание и поддержание оптимального сложения пахотного слоя с помощью разных систем обработки - актуальная задача современного интенсивного земледелия. Однако динамичность процессов, происходящих в почве под влиянием обработки, а также ее действие на плодородие требуют систематического изучения изменений агрофизических показателей в почве.
Цель исследований - сравнение степени уплотняющего воздействия на дерново-подзолистую легкосуглинистую почву разных по интенсивности способов основной обработки.
На опытном поле Центра точного земледелия, заложенном в 2007 г в РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, в 2013-2014 гг изучали агрофизические свойства почвы под посевами ячменя в севообороте: вико-овсяная смесь на зеленый корм - озимая пшеница + горчица белая на сидерат - картофель - ячмень. Интерес представляли два способа основной обработки почвы - отвальная (ежегодная вспашка оборотным плугом EurOpal на глубину 20-22 см) и минимальная (культиватором Pegasus на глубину 10-12 см) [3].
Почвенный покров опытного участка представлен дерново-подзолистыми легкосуглинистыми почвами. Содер-
1. Влияние разных способов обработки на агрофизические свойства почвы (в среднем за 2013-2014 гг.)
Обработка Слой Плотность, Пори- Твердость, Водопроницае-
почвы почвы,см г/см3 стость, % кПа мость, мм/мин
Минимальная 0-10 1,36 26,4 11,1 3,67
10-20 1,42 25,5 16,1 4,68
20-30 1,50 23,4 18,8 3,29
Отвальная 0-10 1,47 16,7 16,8 3,15
10-20 1,44 21,2 19,2 2,08
20-30 1,47 21,4 23,5 2,22
НСр05 - 1,07 1,03 2,71 2,16
жание гумуса в пахотном слое (0-20 см) - от 2,0 до 2,5% (по Тюрину), обеспеченность общим азотом (по Корнфилду) низкая - 35,5 мг/кг почвы, подвижным фосфором (по Кирсанову) - высокая (200-250 мг/кг почвы), обменным калием (по Масловой) - средняя (150-200 мг/кг почвы), рНвод - от 5,8 до 6,2.
Почвенные образцы отбирали в два срока (начало и конец вегетации культуры) по слоям почвы (0-10; 10-20; 20-30 см) в 2-кратной повторности.
При проведении полевых и лабораторных исследований использовали следующие методы и методики: плотность сложения почвы определяли объемно-весовым методом; агрегатный состав - просеиванием воздушно-сухой почвы на ситовом анализаторе АS-200 (метод Н.И. Саввинова); водо-прочность макроагрегатов - методом качания сит в воде на приборе АS-200 (ситовой анализатор); водопроницаемость - методом трубок по Качинскому; твердость - пенетрометром Еуке1катр; пористость - расчетным методом; урожайность культур - сплошным методом по Б.А. Доспехову.
В полевом опыте применение разных способов обработки почвы в зерно-пропашном севообороте определило неодинаковое сложение пахотного (0-20 см) и подпахотного (20-30 см) слоев почвы. Минимальное рыхление на глубину 10-12 см обеспечило более высокий уровень оптимизации плотности, пористости аэрации и твердости пахотного слоя под ячменем, чем вспашка. При этом изменение плотности сложения пахотного слоя носило характер тенденции, величина этого показателя составляла в среднем, соответственно, 1,39 и 1,46 г/см3. Одновременно в варианте с минимальной обработкой отмечено значительное переуплотнение - до 1,50 г/см3 - подпахотного слоя почвы. Можно предположить, что при использовании
поверхностной обработки происходит разуплотнение верхнего слоя из-за преимущественного поступления в него растительных остатков и процессов гумификации. Тогда как при ежегодной отвальной обработке плотность сложения изучаемых слоев под посевами ячменя (за 2 года исследований) была более выровнена (табл. 1).
Рост корней существенно замедляется при содержании в почвенном воздухе менее 15 объемных процентов кислорода [4]. По результатам наших исследований, пористость аэрации пахотного слоя почвы в течение вегетационного периода ячменя при использовании как минимальной обработки, так и вспашки не опускалась ниже оптимальных значений.
Однако уменьшение интенсивности обработки значительно увеличило пористость аэрации пахотного слоя, особенно верхнего уровня (0-10 см), где она в была 1,6 раза выше, чем при вспашке (см. табл. 1). Можно предположить, что такая ситуация обусловлена ежегодным разрушением пор рабочими органами плугов и последующим образованием плужной подошвы, что снижает скорость миграции почвенной фауны (особенно дождевых червей) к источникам пищи [5].
Результаты изучения твердости почвы выявили тенденцию, аналогичную изменению плотности сложения. Величина этого показателя в пахотном слое после вспашки оказалась в 1,5 раза выше, чем в варианте с минимальной обработкой, где твердость почвы в слое 0-20 составляла в среднем 13,6 кПа, то есть была оптимальной для роста и развития корневой системы. Это, на наш взгляд, объясняется более интенсивным рыхлением верхнего слоя во втором случае.
Повлиять на влагоемкость и водопроницаемость почвы можно путем
2. Влияние технологий возделывания ячменя на структурно-агрегатное состояние почвы (в среднем за 2013-2014 гг.)
Обработка почвы Слой, см Сухое просеивание, % Мокрое просеивание, %
<0,25 мм 0,25-10 мм >10 мм >0,25 мм
Минимальная 0-10 21,4 33,9 44,7 47,8
10-20 15,2 29,2 55,6 47,0
20-30 13,7 30,0 56,3 39,1
Отвальная 0-10 10,5 37,4 52,1 43,3
10-20 9,7 39,6 50,7 49,5
20-30 9,1 37,7 53,2 48,2
HCP05 - - 1,16 - 1,62
СО (D 3 ü
(D
д
(D
5
(D
сл 2
О ^
