Влияние предшественников и основной обработки на плотность почвы в посевах озимой пшеницы

В основе обработки почвы лежит равновесная плотность почвы, которая для разных типов почв неодинакова.

К настоящему времени выявлено, что плотность сложения почвы зависит не только от гранулометрического состава, содержания гумуса, но и является функцией ее структурных качеств. Многочисленными исследованиями установлено, что в зависимости от типа почвы и структуры плотность сложения меняется в широких пределах. По обобщенным данным, в зависимости от гранулометрического состава для роста и развития культурных растений требуется определенная плотность (объемная масса почвы). Для большинства культур она находится в пределах от 1,10 до 1,30 г/см3. При уплотнении почвы уменьшается не только объем пор, но и их размер. Это весьма важно для роста корневых волосков. Уплотненная почва плохо впитывает и фильтрует влагу, а это при наличии ливневых осадков способствует усилению поверхностного стока, эрозии и в целом снижению влагообеспеченности растений. Причинами снижения урожаев на уплотненных почвах являются: недостаток кислорода и избыток углекислого газа, плохая водопроницаемость и ухудшение водного режима, ухудшение условий для формирования мощной корневой системы, а на рыхлой - уменьшение концентрации влаги и пищи в объеме, большой расход воды на непроизводительное испарение, повреждение корневой системы растений из-за естественного процесса уплотнения и оседания почвы (В.В. Черенков, 2011; Г.Г. Мамаева, 2002; В.А. Поминов, 2008; О.И. Власова, Л.А. Горбачева, 2011).

Исследования Г.И. Казакова (2008) показали, что значения оптимальной плотности сложения почвы меняются даже для одних и тех же культур в разных зонах в зависимости от содержания гумуса в почве, ее гранулометрического состава, структуры. Например, черноземные почвы, имеющие объемную массу свыше 1,3 г/см3, считаются очень плотными, тогда как для сероземов и многих подзолистых почв такие показатели характерны при рыхлом сложении.

От плотности сложения в первую очередь зависит водный, воздушный, тепловой режимы почвы, направленность и интенсивность физико-химических и микробиологических процессов, что сказывается на мобилизации питательных веществ, их доступности и использовании растениями. С плотностью сложения почвы непосредственно связаны эффективность и качество механической обработки, затраты на тяговые усилия.

А.А. Жученко (2004) констатирует, что в условиях преимущественно химико-техногенной интенсификации растениеводства все больший вред наносит так называемая машинная деградация почвы, обусловленная тем, что каждый гектар пашни в среднем за год не менее 2-5 раз подвергается действию ходовых систем тяжелых тракторов и транспортных средств. В результате чрезмерного переуплотнения почвы (до 10-15 проходов по полю тяжелой техники) ухудшаются агрофизические свойства и, как следствие, на 30- 40%, или на 5-12 ц/га, снижается урожай зерновых культур.

Известный специалист в области сбережения почв К. Креветто (Чили, 2009) отмечает, что в регионе, только оставляя на поверхности растительные остатки, можно сохранить влагу в почве.

Другого мнения придерживаются ученые Саксонского института сельского хозяйства Б. Паллут и П. Грюбнер (2009), основываясь на своих исследованиях, они делают заключение, что при бесплужной обработке почвы происходит зарастание сорняков в гораздо большей степени, чем при проведении вспашки.

Отрицательным последствием длительной распашки черноземов, считают Н.Л. Кураченко и др. (2010), является переуплотнение почвы и значительное варьирование плотности сложения в пахотных горизонтах в течение вегетационного периода.

С.Н. Шевченко и В.А. Корчагин (2008) подчеркивают, что научной базой современных ресурсосэнергосберегающих технологий, основанных на минимальных обработках почвы, служит установленная закономерность: черноземы степных районов Среднего Поволжья для регулирования их агрофизических, агрохимических и биологических свойств не нуждаются в постоянной вспашке и других глубоких обработках. По многолетним наблюдениям ученых Самарского НИИСХ, плотность почвы по вспашке и глубокому рыхлению составляет 1,05-1,1 г/см3, по мелким отвальным и безотвальным обработкам - 1,1—1,15 г/см3, по поверхностным обработкам дисковыми орудиями - 1,12-1,2 г/см3, то есть по всем способам не выходит за пределы оптимальной.

Е.В. Кузиной (2007) установлено, что на окультуренных слабовьпцело- ченных тяжелосуглинистых черноземах замена ежегодной вспашки поверхностными обработками не вызвала переуплотнения почвы. Различия в показаниях плотности ее сложения под озимой пшеницей были небольшими: от 1,27 при поверхностной обработке до 1,30 г/см3 - в варианте со вспашкой. Автор также констатирует, что поверхностная обработка не снизила урожайность озимой пшеницы: по вариантам обработки она достигала 39,7^0,3 ц/га.

Напротив, по данным Г.Р. Дорожко и А.А. Китаева (1998), полученным в стационарном опыте СХИ, на выщелоченных тяжелосуглинистых черноземах плотность почвы сравнительно высокая. Однако отвальная, безотвальная и роторная обработки позволяют создать наиболее благоприятные условия для роста и развития корневой системы растений озимого рапса в течение всего вегетативного периода. Поверхностная же обработка сильно уплотняет почву, что пагубно сказывается на процессах роста этой культуры.

Исследования, проведенные в Самарской госсельхозакадемии Г.И. Казаковым и др. (2008), показали, что объёмная масса 0-30 см слоя почвы (чернозем тяжелосуглинистый) на необработанных делянках со временем становится выше, чем на вспашке. Причём разница тем больше, чем продолжительнее период времени после вспашки. На вспаханных и на необработанных делянках под всеми культурами севооборота плотность повышается от весны к уборке их урожая. Уплотнение почвы после вспашки происходит довольно продолжительное время и максимальное наступает на 3-4 год. Культуры севооборота оказывают значительное влияние на изменение объёмной массы почвы. Наибольшая плотность необработанной почвы в среднем за 8 лет была под озимой пшеницей и кукурузой, что связано с особенностями биологии и технологии возделывания этих культур.

Таким образом, равновесная плотность сложения одной и той же почвы - величина переменная и зависит от метеорологических условий и времени года, вида сельскохозяйственных культур.

Поэтому её величина должна указываться в интервалах, установленных опытным путём на длительно необрабатываемой почве с учётом разных культур и условий увлажнения. Сравнивая установленные величины равновесной и оптимальной плотности сложения пахотного слоя чернозема обыкновенного, можно сделать заключение о том, что под горох во влажные годы необходимо глубоко рыхлить почву, а под кукурузу во все годы, так как равновесная плотность сложения почвы под этими культурами выше, чем оптимальная.

Другие зерновые культуры (озимая рожь, озимая пшеница, яровая пшеница, ячмень) не требуют глубокой обработки, так как величина равновесной плотности сложения ниже, чем оптимальная для них.

Одной из основных задач обработки почвы является оптимизация плотности сложения почвы в соответствии с требованиями возделываемых культур.

В связи с широким использованием новой энергонасыщенной техники и почвообрабатывающих орудий в современном земледелии наметились тенденции пересмотра классических подходов к формированию систем обработки почвы. Применение плуга как основного орудия всё больше подвергается критике. Более рациональной признаётся система минимализированной обработки. В практике современного земледелия минимализация связывается с исключением из технологии возделывания сельскохозяйственных культур глубокой отвальной обработки почвы. Однако при этом зачастую остаются без должной оценки севообороты в целом, выводы делаются на основе данных по одной культуре, продуктивность пашни вообще не анализируется.

Ресурсосберегающими приемами могут являться уменьшение глубины вспашки до 10 см, а под пропашные культуры - до 20 см, замена вспашки поверхностной обработкой под озимые культуры.

В результате проведенных исследований было установлено, что плотность почвы пахотного слоя различается в зависимости от способов ее обработки и предшественника в севообороте. В наших исследованиях наибольшим изменениям был подвержен показатель плотности в пахотном слое и незначительным - в более глубоких слоях, где как сами культуры, так и агротехнические приемы их возделывания оказывают незначительное влияние.

Выявлено, что на изменение показателей плотности почвы в большей степени влияет способ или прием обработки почвы, нежели предшествующая культура. Плотность почвы 0-0,1 м слоя по изучаемым предшественникам различается и находится в пределах 1,14-1,17 г/см3 перед севом культуры, 1,21-1,25 - в весеннее кущение, а к полной спелости озимой пшеницы достигает 1,35-1,43 г/см3 (рис. 40).

Плотность почвы в посевах озимой пшеницы в зависимости от предшественников и основной обработки (2002-2013 гг.), г/см

Рисунок 40 - Плотность почвы в посевах озимой пшеницы в зависимости от предшественников и основной обработки (2002-2013 гг.), г/см3.

Плотность почвы в целом по пахотному 0-0,3 м слою, как правило, возрастает. При этом в верхнем слое 0-0,1 м почва перед севом культуры достаточно рыхлая и обеспечивает оптимальные условия для появления дружных и своевременных всходов, развития корневой системы озимой пшеницы. Показатели плотности, которые на варианте размещения озимой пшеницы по пару занятому составляют 1,12 г/см3 при использовании мелкой обработки, 1,13 - при поверхностной, возрастают с применением комбинированной обработке до 1,16 и на варианте с отвальной обработкой - до 1,15 г/см3. Более высокие показатели плотности почвы при мелких и поверхностных обработках обусловлены сосредоточением максимального количества органического вещества, плотность которого меньше, чем минеральной части, причем эта тенденция сохраняется и при определении плотности почвы в слое 0,1-0,2 м (рис. 41), растительные остатки, перераспределяясь в нижележащие слои, оструктуривают почву и обеспечивают оптимальные параметры агрофизических свойств почвы, в том числе и плотность.

Плотность почвы в посевах озимой пшеницы в зависимости от предшественников и основной обработки (2002-2013 гг.), г/см

Рисунок 41 - Плотность почвы в посевах озимой пшеницы в зависимости от предшественников и основной обработки (2002-2013 гг.), г/см3.

В слое почвы 0,1-0,2 м плотность почвы перед севом озимой пшеницы

Л

выше на 0,9-0,22 г/см , чем в слое 0-0,1 м. Это, прежде всего, зависит от сил гравитации, так как верхний слой почвы оказывает давление на нижераспо- ложенный.

В слое 0,2-0,3 см, который в процессе подготовки почвы под сев озимой пшеницы не обрабатывается, плотность почвы составляет от 1,37 до 1,41 г/см3 (рис. 42).

Плотность почвы в посевах озимой пшеницы в зависимости от

Рисунок 42 - Плотность почвы в посевах озимой пшеницы в зависимости от

о

предшественников и основной обработки (2002-2013 гг.), г/см .

Причем на варианте с отвальной обработкой плотность почвы выше в сравнении с другими вариантами. Это связано с тем, что при вспашке образуется пылевидная фракция, которая при воздействии на почву рабочими органами почвообрабатывающих орудий и машин попадает в подпахотный слой почвы и формирует уплотненный слой, закупоривая поры почвы. Также на подпахотный слой почвы оказывает уплотняющее действие двигающаяся по полю тяжелая техника. В результате формируется так называемая «плужная подошва», которая плохо пропускает воду, сорбируя ее на своей поверхности. Воздух не проникает в этот слой, так как в ней нет пор, а поэтому и корневая система растений тоже в нем практически не распространяется, а локализуется в разрыхленном пахотном слое. Ограниченность распространения корневой системы растений, в связи со сформированной плужной подошвой, приводит к угнетению растений, особенно при воздушной засухе, что ведет к недобору урожая выращиваемых культур.

Высокая плотность почвы нижележащего слоя зависит также от отсутствия в выщелоченном черноземе структурообразователя - ионов кальция, которые вымыты в нижние слои. Такая плотность почвы указывает на ее сли- тость, обработка почвы сопровождается большими затратами энергии при механическом воздействии на неё рабочими органами почвообрабатывающих машин, образующими глыбистость, которая слабо поддается разрыхлению. Очевидно, что описанные тенденции прослеживаются в фазу весеннего кущения и в полную спелость озимой пшеницы.

В фазу весеннего кущения плотность почвы существенно повышается и составляет в слоях 0-0,1 и 0,1-0,2 м соответственно от 1,21 до 1,25 и 1,29- 1,32 г/см3.

В фазу полной спелости озимой пшеницы при возделывании её по гороху плотность почвы значительно увеличивается, что указывает на то, что данная почва слитая и склонна к уплотнению и переуплотнению.

Что касается предшественников, заслуживает внимания также общая тенденция к увеличению плотности пахотного слоя почвы под пропашными культурами, что объясняется продолжительным периодом вегетации, когда поверхность почвы остается открытой, а также значительным увеличением кратности проходов по полю машинно-тракторных агрегатов.

Если слой почвы рыхлый, то грунтовые воды не смогут подтягиваться вверх, так как капилляры будут разрушены. В связи с этим влагосберегающими являются элементы минимальной обработки почвы, а в севообороте - система послойной обработки почвы.

Сопоставляя полученные данные, мы имеем возможность обосновать основные моменты минимализации обработки чернозема выщелоченного под основные полевые культуры. Использование отвального способа в качестве основной обработки предпочтительно проводить под пропашные культуры, вместе с тем целесообразно в отдельных случаях заменить его на менее ресурсозатратные безотвальные обработки.

Ресурсосберегающие системы обработки почвы, базирующиеся на чередовании отвальной и безотвальной обработок и безотвальном разноглубинном рыхлении, обеспечивают снижение энергетических затрат, себестоимости продукции, способствуют увеличению продукции в энергетическом эквиваленте, окупаемости затрат и оптимальному коэффициенту энергетической эффективности.

В подобных условиях расширенное воспроизводство плодородия пахотных черноземов в интенсивном земледелии должно осуществляться прежде всего в направлении восстановления на поверхности (подобно почвам целины) богатого органическим веществом мульчирующего слоя, состоящего из растительных остатков различной степени гумификации.

Воспроизводство агрофизических параметров плодородия черноземов, как утверждает В.В. Медведев (1985), достигается при создании и поддержании оптимальных параметров структурного состава и плотности сложения при условии дифференциации последних по глубине корнеобитаемого слоя и их устойчивости во времени.

Есть все основания считать, что прием, отвечающий вышеизложенным требованиям к плотности сложения пахотного слоя черноземов, - это минимальная и прежде всего бессменная минимальная обработка. Такая обработка, о чем свидетельствуют представленные данные, не только поддерживает высокую устойчивость почв к переуплотнению, но и обеспечивает восстановление оптимальных физических параметров пахотного слоя обрабатываемых черноземов.

В целом плотность сложения черноземных почв на фоне длительной минимальной обработки, как показали наши исследования, не выходит за пределы оптимального значения и по ряду параметров превосходит сложение в условиях вспашки, что делает глубокую механическую обработку в этих условиях излишней.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >