Статья: Влияние разных по интенсивности систем обработки почвы, удобрений и гербицидов на урожайность культур севооборота

Влияние разных по интенсивности систем обработки почвы, удобрений и гербицидов на урожайность культур севооборота

Борин А.А., Лощинина А.Э.

Ивановская ГСХА

Аннотация

На типичных для большинства хозяйств Ивановской области дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах изучали элементы агротехнологий (обработка почвы, удобрения, гербициды) в стационарном полевом севообороте с чередованием культур: пар чистый - озимая пшеница - овёс + клевер - клевер - озимая рожь - картофель - ячмень. Сравнивали четыре системы обработки почвы: отвальную (общепринятую), плоскорезную (ресурсосберегающую), комбинированную (отвально-плоскорезную) и мелкую (ресурсосберегающую). На фоне обработок под культуры севооборота применяли удобрения и гербициды. Плоскорезная и мелкая системы обработки почвы оказали положительное влияние на сохранение влаги в почве. Запасы продуктивной влаги в пахотном слое почвы по плоскорезной обработке были на 1,8 мм, а по мелкой на 1,4 мм больше, по сравнению с отвальной. Более рыхлое сложение почвы установлено в полях чистого пара и картофеля, а большая плотность - под озимыми культурами и клевером. Самая высокая плотность почвы отмечена по мелкой обработке. Аналогичная закономерность выявлена при определении твердости почвы. Более активно биологические процессы протекали в рыхлой почве чистого пара и картофеля. Засоренность посевов при плоскорезной и мелкой обработке в 1,6 и 1,5 раза больше, чем при отвальной. Применение гербицидов позволило снизить её на 50,0-80,0 %. Положительное влияние на развитие растений оказали удобрения. Они обеспечили наиболее весомые прибавки урожая. Меньший эффект получен от применения гербицидов и систем обработки почвы.

Ключевые слова: ОБРАБОТКА ПОЧВЫ, АГРОФИЗИКА, УДОБРЕНИЯ, ГЕРБИЦИДЫ, ЗАСОРЕННОСТЬ, УРОЖАЙНОСТЬ

Введение

Одним из важнейших элементов систем земледелия является обработка почвы, которой принадлежит ведущая роль в регулировании водного, воздушного и пищевого режимов и создании оптимальных условий для роста и развития растений [1].

В настоящее время в целях энерго- и ресурсосбережения весьма актуально ведение сберегающего сельского хозяйства. Наиболее приоритетным в данном направлении является замена традиционных технологий возделывания сельскохозяйственных культур на почвозащитные. В связи с этим в последние годы всё большее распространение получают ресурсосберегающие технологии обработки почвы (нулевая, плоскорезная, поверхностная, мелкая), направленные на уменьшение энергетических и трудовых затрат при производстве сельскохозяйственной продукции. Установлено, что замена вспашки поверхностными обработками с оставлением на поверхности растительных остатков и стерни существенно сдерживает процесс минерализации почвенного органического вещества [2].

Одной из острых проблем современного земледелия является крайне низкое использование органических и минеральных удобрений. В России за последние 20 лет применение органических удобрений сократилось в 7 раз. В последние годы оно стабилизировалось на уровне 50-60 млн. т, или 0,9-1,3 т на 1 га посева (0,4-0,6 т/га пашни), а применение минеральных удобрений на 1 га посева сельскохозяйственных культур снизилось до 12-17 кг/га [3]. В условиях современного земледелия на неудобряемых полях наиболее радикальным и в то же время доступным и малозатратным средством обогащения почвы органическим веществом является соломенная резка, вносимая в почву в едином технологическом процессе при уборке зерновых культур. В большинстве стран мира солома не удаляется с поля, а заделывается в верхний слой почвы [4].

Рядом исследователей установлено, что замена вспашки плоскорезной и мелкой обработкой способствует насыщению верхнего слоя почвы растительными остатками, что повышает её водоудерживающую способность и препятствует испарению влаги [5]. Однако этот способ имеет ряд недостатков: трудности с заделкой органических удобрений, слабое крошение обрабатываемого слоя и недостаточно эффективная борьба с сорняками [6, 7].

Цель исследований - изучить влияние различных систем обработки в комплексе с применением удобрений и гербицидов, влияние их на агрофизические свойства почвы, развитие растений, засоренность посевов и урожайность культур севооборота.

Методика

Исследования проводятся в стационарном полевом севообороте кафедры агрохимии и земледелия Ивановской ГСХА, заложенном в 1989 году, со следующим чередованием культур: пар чистый - озимая пшеница - овес с подсевом клевера лугового - клевер луговой - озимая рожь - картофель - ячмень. Севооборот развернут во времени и пространстве. В данной статье приводятся усредненные материалы исследований за 2013-2018 гг.

Почва полей севооборота - дерново-подзолистая легкосуглинистая. Пахотный слой мощностью 20-22 см перед закладкой опыта характеризовался следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса - 2,10%, рН_сол. - 5,7, сумма поглощенных оснований - 17 мг-экв./100г почвы, подвижных форм фосфора - 200, обменного калия - 185 мг/кг почвы.

Общая площадь севооборота - 6 га, расположение - 4-хярусное. В каждом ярусе 28 делянок: 7 полей в 4-хкратном повторении с размещением культур согласно схеме севооборота. Опыт заложен методом расщепленных делянок. В нем изучаются системы обработки почвы (О) - фактор А, удобрения (У) - фактор В, гербициды (Г) - фактор С. Общая площадь делянок первого порядка составляет 480 м², второго порядка - 240 м², третьего порядка - 120 м². Учетная площадь делянки - 60 м².

В севообороте изучаются четыре системы обработки почвы: ежегодная отвальная - общепринятая для Верхневолжья (контроль), ежегодная плоскорезная (ресурсосберегающая), ежегодная комбинированная (отвально-плоскорезная) и ежегодная мелкая (ресурсосберегающая).

1. Отвальная (Отв.) - вспашка на глубину 20-22 см плугом ПЛН-3-35, предпосевная культивация на 10-12 см КПС-4 + БЗТС-1.

2. Плоскорезная (Пл.) - рыхление плоскорезом-глубокорыхлителем КПГ-2,2 на 20-22 см, предпосевная культивация на 10-12 см КПЭ-3,8, обработка БИГ-3.

3. Комбинированная (Кмб.) - вспашка на 20-22 см ПЛН-3-35, предпосевная культивация на 10-12 см КПЭ-3,8, обработка БИГ-3.

4. Мелкая (Млк.) - дискование на 14-16 см БДТ-3, предпосевная культивация на 10-12 см КПС-4 + БЗТС-1.

Система применения удобрений включала: внесение под озимые зерновые (NРК)₃₀ как основное и N₃₀ в подкормку; под яровые зерновые - (NРК)₃₀ под предпосевную обработку; под картофель - (NРК)₆₀ перед посадкой и на клевере N₃₀ в подкормку. Навоз 40 т/га вносили в паровом поле один раз за ротацию севооборота.

Для борьбы с сорняками применялись следующие гербициды: на посевах озимых зерновых и ячменя в фазу кущения - Балерина в дозе 0,5 л/га, на овсе с подсевом клевера и клевере - Гербитокс 1,0 л/га, на картофеле - Торнадо 2,0 л/га.

За вегетационный период по общепринятым методикам проводились учеты и анализы почвы и растений. Определялись: влажность, плотность, структурно-агрегатный состав почвы; густота стояния, масса, площадь листьев, корневая система растений; засоренность посевов; структура и качество урожая.

Результаты

Обработка почвы, в первую очередь, оказывает влияние на изменение агрофизических характеристик: плотность, твердость, строение пахотного слоя и др.

Определение плотности почвы показало, что она в целом находилась в пределах оптимальных значений для культур севооборота по всем системам обработки. Наибольшая величина этого показателя за вегетационный период отмечена на озимых - 1,41-1,45 г/см³ (НСР₀₅=0,02) и клевере - 1,48-1,49 г/см³ (НСР₀₅=0,04). Более рыхлая почва характерна для поля чистого пара - 1,22-1,25 г/см³ (НСР₀₅=0,03) и картофеля 1,14-1,20 г/см³ (НСР₀₅=0,03). Самая высокая плотность отмечена при использовании мелкой системы обработки почвы. Следует отметить, что к концу вегетации растений она повышалась во всех вариантах, приближаясь к равновесной величине этого показателя, которая для дерново-подзолистых почв находится в интервале 1,40-1,50 г/см³.

Приемы обработки почвы и кратность их применения оказали существенное влияние на твердость пахотного слоя, значения которого изменялись от 7,6-9,9 кг/см² в поле чистого пара и картофеля с периодической культивацией или рыхлением междурядий, до 10,8-12,1 кг/см² под яровыми зерновыми культурами. Более высокие показатели твердости отмечены под озимыми культурами (12,9-14,8 кг/см²) и клевером - 16,5-17,0 кг/см², что связано с длительным промежутком времени после проведения обработок почвы. В вариантах отвальной системы обработки твердость пахотного слоя в течение вегетационного периода была несколько меньше по сравнению с другими обработками, что коррелирует с данными по плотности почвы. Максимальные значения твердости выявлены по мелкой системе обработки почвы за счет значительного уплотнения слоя (10-20 см).

Общая пористость и соотношение объема капиллярных и некапиллярных пор, в основном, определялись плотностью почвы, которая зависела от способа обработки. Наиболее высокое значение общей пористости (46,2-49,8 %), а также капиллярной и некапиллярной, отмечено в поле чистого пара и под картофелем с более интенсивными механическими обработками, а наиболее низкое (41,5-42,0 %) - при выращивании озимых зерновых и клевера, но они не являлись ограничением для роста и развития растений. Более высокая степень насыщения отмечена по плоскорезной и мелкой системам обработки (59,3 и 56,7 %), что подтверждает положение о накоплении влаги при обработке почвы без оборота пласта.

Определение запасов продуктивной влаги в пахотном слое почвы в течение вегетационного периода указывает на преимущество плоскорезной и мелкой систем обработки в сохранении влаги в почве (табл. 1).

Таблица 1. Запасы продуктивной влаги (мм) в пахотном слое почвы под культурами севооборота

В среднем по культурам севооборота за вегетационный период запасы продуктивной влаги по плоскорезной системе обработки почвы оказались выше на 6,2%, или на 1,8 мм, а по мелкой - на 4,9%, или на 1,4 мм (НСР₀₅ = 1,4), по сравнению с отвальной.

Результаты исследований показали, что факторы интенсификации (удобрение, обработка почвы) оказали незначительное влияние на изменение агрохимических показателей: рН_сол. за четыре ротации севооборота изменилась с 5,7 до 5,2 (НСР₀₅ = 0,4), сумма поглощенных оснований - с 17 до 24 мг-экв./100 г почвы (НСР₀₅ = 4,2), содержание подвижного фосфора уменьшилось с 200 до 190 мг/кг почвы (НСР₀₅ = 14,0), а обменного калия, наоборот, увеличилось с 185 до 210 мг/кг почвы (НСР₀₅ = 18,5).

Системы обработки почвы, различающиеся по способу и глубине, обеспечивали различное распределение пожнивно-корневых остатков в обрабатываемом слое почвы, а также разные условия для протекания биохимических процессов их превращения. За 29 лет функционирования полевого опыта и внесения в среднем за год 5,7 т/га навоза (40 т/га в паровом поле один раз за ротацию севооборота) и минеральных удобрений в дозе N₄₅P₃₀K₃₀ (ежегодно) запасы гумуса в пахотном слое дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы при отвальной системе обработки увеличились на 3,56 т/га, а при менее интенсивных (плоскорезная и мелкая) - на 7,08 и 6,74 т/га, соответственно, по сравнению с исходными запасами, которые составляли 57,1 т/га.

Для характеристики биологической активности почвы нами был использован экспресс-метод Т.В. Аристовской, основанный на скорости разложения мочевины, внесенной в почву (табл. 2).

Таблица 2. Биологическая активность почвы по скорости разложения мочевины