О зависимости между плотностью почвы, ее плодородием

и эффективностью удобрений

В последние годы в агрономической науке большое внимание уделяется вопросам минимализации обработки почвы и динамике сложения, как показателя ее плодородия.

С ростом интенсификации сельскохозяйственного производства все больше используется тяжелых тракторов и других машин при выполнении отдельных технологических процессов в период возделывания культур. Если раньше самыми распространенными тракторами в сельскохозяйственном производстве были ДТ-75М, МТЗ-80 массой 4-6 т, комбайны Нива массой 8 т, то в настоящее время используется более энергонасыщенная тяжеловесная техника (Т-150 массой -8 т; К-701 -13,5 т; К-744 - 15,7 т; комбайны Дон 1500Б - 13,3 т; Уес1ог - 12,7 т). Примерно в той же степени возросла масса и другой мобильной техники.

Выполнение всего комплекса агротехнических мероприятий при выращивании основных сельскохозяйственных культур в большинстве районов нашей страны требует от 5 до 10 и больше проходов тракторов и машин по полю в течение года. Это является основной причиной значительного уплотнения почвы. Уплотнение почвы является существенным препятствием дальнейшего роста урожайности сельскохозяйственных культур. По данным Шведского института сельскохозяйственной гидротехники, при однократном проходе колесного трактора с общей шириной ведущих колес 0,6 м и рабочим захватом 3 м подвергается уплотнению 20 % пашни. При шестикратном проходе трактора (вспашка, двукратная обработка пашни, внесение удобрений, посев, прикаты-вание) уплотняется 74 % площади. При современных агротехнологиях (по данным В.М. Гармашова, НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева) воздействию ходовых систем тракторов и другой сельскохозяйственной техники подвергается 40-60 % посевной площади поля. Глубина деформации почвы под воздействием такой техники достигает 40-120 см (табл. 45).

  • 45. Плотность сложения почвы осенью (после уборки сахарной свеклы) и в период посева ячменя за 1969-1971 гг. и 2008 г., г/см3
  • (НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева)

Виды техники

Слой поч-ВЫ, см

Плотность сложения почвы, г/см3

осенью

разница

весной

разница

Без

уплотнения -контроль

0-10

1,03

0,91/0,94

10-20

1,08

0,99/1,02

0-20

1,05

0,95/0,98

20-30

1,07

1,08

0-30

1,06

0,99

Укатано катком ЗКК-6 в

1 след

0-10

0,99

-0,05

10-20

1,03

-0,01

0-20

1,01

-0,03

20-30

0-30

Укатано коле-сами трактора массой до 4 т

0-10

1,10

-0,16

10-20

1Д4

-0,12

0-20

1,12

-0,14

Свекловичный комбайн массой 20 т

0-10

1,25

-0,22

1,23

-0,32

10-20

1,30

-0,22

1,20

-0,21

0-20

1,27

-0,22

1,21

-0,26

20-30

1,29

-0,22

1,19

-0,11

0-30

1,28

-0,22

1,21

-0,22

По следу ма-шины КАМАЗ масса 30-35 т

0-10

1,43

-0,40

1,27

-0,36

10-20

1,27

-0,19

1,29

-0,30

0-20

135

-0,30

1,28

-0,33

20-30

1,24

-0,17

1,16

-0,08

0-30

1,32

-0,26

1,24

-0,25

Примечание: В таблице в числителе данные 2008 г. В.М. Гармашова, НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева; в знаменателе данные за 1969-1971 гг.

Сельскохозяйственные культуры отрицательно реагируют как на плотную, так и на рыхлую почву. Реакция растений на плотность почвы связана также с погодными условиями. Поэтому регулирование плотности сложения почвы должно быть тесно связано с биологическими особенностями культур и изменением погодных условий. Снижение плодородия уплотненных почв вызывается увеличением объемной массы почвы, снижением ее порозности и аэрации, уменьшением доступной растениям влаги и минерального питания. В определенные периоды вегетации любой из этих факторов может быть критическим.

Результаты исследований показали (табл. 45), что на территории поля, не подвергавшейся воздействию ходовых систем сельскохозяйственной техники, плотность сложения чернозема обыкновенного в разные годы наблюдений в период посева ячменя была в одинаковых пределах и составила: в слое 0-10 см - 0,91-0,94 г/см3, в слое 10-20 см -0,99-1,02 г/см3. В пахотном слое 0-20 см - 0,95-0,98 г/см3, в слое 0-30 см -0,99 г/см3. По следу колес тракторов массой до 4 т отмечалось повышение объемной массы почвы на 0,14 г/см’ в слое 0-20 см, что не сказалось отрицательно в дальнейшем на росте и развитии растений ячменя. Плотность сложения почвы после прохода техники весом до 20 т увеличилась в посевном слое 0-10 см на 0,32 г/см3 и составила - 1,23 г/см3, в слое 0-20 см - 1,21 г/см3. В последующем после проведения предпосевной обработки почвы такая плотность сложения не оказала отрицательного влияния на всходы ячменя и прохождение начальных этапов формирования растений. Иное сложение почвы складывалось по следу колес машины КАМАЗ, где отмечалось значительное увеличение плотности сложения почвы.

На момент посева ячменя плотность сложения почвы в слое 0-10 см была близка к критической (1,3 г/см3) и составляла 1,27 г/см3, что в дальнейшем негативно сказалось на всходах и развитии ячменя, а по неоднократному проходу машин осенью (в засушливых условиях весны после обработки почвы дискатором) всходов ячменя получить не удалось.

В полевых условиях регулирование пищевого, воздушного и других режимов, в том числе взаимного механического воздействия почвы и корневой системы растений, осуществляется путем изменения сложения пахотного слоя сельскохозяйственными машинами (плуги, культиваторы, катки и другие орудия). В зависимости от биологических особенностей растений, этапов их развития и погодных условий года требования к строению пахотного слоя почвы будут различными.

Во всех случаях они должны быть направлены на создание такого строения пахотного слоя почвы, при котором будет проявляться закон оптимума в обеспечении растений всеми факторами их жизни.

Многие показатели по регулированию строения пахотного слоя почвы до сих пор недостаточно изучены. В литературе противоречиво представлена роль минеральных удобрений в изменении структурного состояния почвы. Не полностью определены лучшие интервалы в изменении плотности сложения почвы как основного показателя строения пахотного слоя.

В связи с увеличением объемной массы почвы и уменьшением общей скважности при уплотнении в пахотном слое уменьшается содержание воздуха, что отрицательно влияет на биологическую активность и поступление элементов минерального питания в растения.

Так, например, наибольшее количество воздуха в почве весной обычно бывает на контроле - 20,1 %, где не применяются уплотняющие почву орудия, и меньше при уплотнении почвы колесами трактора -

17,3 %.

Это является одной из основных причин резкого снижения урожайности сельскохозяйственных культур, в том числе ячменя, и менее эффективного использования минеральных удобрений.

Снижение интенсивности минерализации органического вещества в почве, которое вызывается увеличением плотности, задерживает процессы окисления аммиака и образования нитратного азота. По укатанной почве катком или колесами трактора содержание аммиачного азота увеличивалось на 10-15 %.

Изменение объемной массы почвы изменяет состав почвенного воздуха. Наибольшее количество углекислоты в почвенном воздухе отмечается при сильном уплотнении (колесами трактора) - 2,84 %. По мере уменьшения плотности почвы снижается содержание углекислоты в почвенном воздухе. На неуплотненной почве углекислоты на эту же дату было только 0,72 %.

В результате избытка СО2 в почвенном воздухе в растения, особенно в начальные фазы роста и развития, поступает меньше элементов минерального питания, что ухудшает качество урожая и снижает урожайность.

Результаты исследований по опытам с ячменем показывают, что в период его кущения наибольшее количество азота (5,16 %), фосфора (1,02 %) и калия (0,375 %) было в растениях, выращенных на неуплотненной почве с удобрениями. На уплотненной почве процентное содержание этих элементов в растениях меньше. При уплотнении почвы катками в один след оно составило 5,02 % азота и колесами трактора 4,62 %.

Многими опытами на выщелоченных черноземах северо-западной части Центрально-Черноземной полосы (бывшая Лебедянцевская Зона) установлено, что с увеличением плотности почвы урожайность падает. При достижении плотности сложения 1,2-1,29 г/см3, применение минеральных удобрений оказывается слабо эффективным или не эффективным.

При возделывании сельскохозяйственных культур без применения удобрений наибольшая урожайность достигается при создании сложения почвы с объемной массой 1,0-1,14 г/см3. Увеличение или уменьшение объемной массы почвы от этой величины в большинстве случаев приводит к понижению эффективности применяемых агротехнических приемов.

Применение минеральных удобрений несколько изменяет оптимальные интервалы объемной массы почвы, в пределах которых достигается максимум эффективности туков и рыхления или уплотнения почвы.

Внесение одного азота в почву будет оказывать положительное действие до тех пор, пока плотность сложения почвы не достигнет 1,2-1,29 г/см3

При такой плотности почвы дополнительное внесение азота будет бесполезным, так как в этом случае он, по-видимому, не может использоваться растением из-за недостатка кислорода или очень слабого воздухообмена. При плотности сложения почвы 0,95-1,0 г/см3 эффективность азота наибольшая, прибавки урожая достигают 60-70 %. По мере увеличения этого показателя в почве до 1,1-1,15 г/см3 эффективность азота падает до 35 %, а при плотности сложения почвы 1,2-1,3 г/см3 она составляет всего лишь 1,2 % (практически равна нулю).

Изменение эффективности калия происходит аналогично азоту: по мере уплотнения полезное действие его падает и при объемной массе 1,2-1,3 г/см3 достигает лишь 6,5 %.

Несколько иначе проявляется эффективность фосфора на фоне различных интервалов плотности почвы. Оптимальная плотность сложения почвы для наиболее продуктивного использования фосфора в противоположность азоту и калию находится в пределах 1,1-1,15 г/см3.

Проявление эффективности парных комбинаций в основном происходит с такой же закономерностью, как и каждого элемента в отдельности.

При рыхлой почве наибольшая эффективность из парных комбинаций наблюдается при сочетании азота с калием, (прибавка урожая составляет 75 %) или фосфора с калием (прибавка - 85 %). По мере уплотнения почвы эффективность удобрений падает.

Поэтому низкую эффективность, получаемую иногда от применяемых минеральных удобрений, или отсутствие положительного их действия на урожай в большинстве случаев необходимо отнести за счет сильного уплотнения пахотного слоя почвы, вызванного либо плохой механической обработкой или неумелым ее применением, либо климатическими условиями года (обилием осадков, пониженными температурами и т. д.).

Очень важным фактором, через который проявляется эффективность обработки почвы, удобрений и в целом продуктивность высеваемой культуры, является уплотнение почвы. Исследования показывают, что оптимальная плотность сложения почвы, при которой наиболее полно проявляется эффективность всего комплекса химических, физических и агротехнических приемов, способствующих получению высоких урожаев сельскохозяйственных культур, колеблется в пределах 0,95-1,15 г/см3. На легких песчаных почвах оптимальная плотность имеет большую величину от 1,15 до 1,25 г/см3. Поддержание такой плотности почвы в течение вегетационного периода при выращивании пропашных культур возможно двумя способами: 1) при большой рыхлости, когда плотность почвы меньше 0,95 г/см3 - укатыванием; 2) при большой плотности, когда объемная масса почвы больше 1,15 г/см3 - рыхлением.

При выращивании культур сплошного сева необходимо будет использовать машины с вибрационными или ультразвуковыми приспособлениями. Следует отметить, что рыхление переуплотненной почвы по культурам сплошного сева в период вегетации требует научных разработок и создания соответствующих машин.

Однако в природных условиях плотность почвы, если ее рассматривать в целом за вегетационный период и даже по фазам развития растений, является величиной непостоянной, которая резко изменяется в связи с осадками и набуханием почвенных частиц. Это важно для производства, хотя несколько затрудняет регулирование плотности сложения почвы при выращивании сельскохозяйственных культур.

Применение укатывания почвы при посеве озимых в большинстве случаев не повышает урожай и часто, особенно в северо-западных районах зоны, вызывает его снижение. На типичных черноземах (Елецкое опытное поле) укатывание почвы при посеве озимых приводило к более противоречивым результатам, чем на Орловском опытном поле.

При основной обработке почвы различными орудиями создается различная плотность, которая наряду с другими факторами определяет эффективное плодородие.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >