Krasnoyarsk, Russian Federation
Krasnoyarsk, Russian Federation
Krasnoyarsk, Russian Federation
Divnogorsk, Krasnoyarsk, Russian Federation
The purpose of the study is to determine the degree of influence of various systems of basic tillage on the structure of the arable layer, density and hardness of the leached chernozem of the Krasnoyarsk forest-steppe. Field experiments were carried out at the Minderlinskoye educational farm of the Krasnoyarsk State Agrarian University. The territory of the economy belongs to the closed part of the Krasnoyarsk forest-steppe. The soil of the experimental plot is leached chernozem with a heavy loamy granulometric composition. The studies were carried out in a five-field crop rotation: green manure fallow – spring wheat – barley – corn – spring wheat. The scheme of the experiment included a variant with 20–22 cm plowing and no main tillage. In general, the state of general porosity in the studied variants of the main tillage can be characterized as excellent (55–65 %) in accordance with the scale of N.A. Kachinsky. A stronger influence of the predecessor on the change in this indicator was noted compared to tillage. The soil of spring wheat crops after green manure fallow with plowing and corn crops of the variant without tillage was characterized by the best ratio of non-capillary and capillary porosity. The results of the study show that both in 2017 and 2020, the soil under the crops of the second grain crop (barley) was characterrized by an increased value of capillary porosity and reduced non-capillary porosity compared to the crops of spring wheat and corn. In the variant without tillage, no noticeable increase in the bulk density was found compared to the variant of moldboard tillage. The refusal to carry out tillage did not lead to a significant deterioration in the parameters of the structure of the arable layer, the density of addition and the hardness of the leached chernozem of the Krasnoyarsk forest-steppe.
leached chernozem, moldboard tillage, without carrying out the main tillage, structure of the arable layer, bulk density, soil hardness
Введение. Обработке по праву принадлежит ведущая роль в регулировании водного, теплового, воздушного и питательного режимов почвы [1]. Несмотря на это, среди ученых и практиков отсутствует единая точка зрения о целесообразности применения той или иной системы основной обработки почвы. Это и неудивительно, поскольку выбор системы основной обработки почвы в значительной степени зависит от целого ряда факторов, оказывающих существенное влияние на ее эффективность. К таким факторам можно отнести предшественники, уровень засоренности посевов, погодные условия и целый ряд других. С учетом же высокой антропогенной нагрузки при возделывании культурных растений на почву и широкого внедрения ресурсосберегающих технологий возникает острая необходимость в разработке адаптированных систем основной обработки почвы к конкретным почвенно-климатическим условиям, не оказывающим негативного влияния на почвенное плодородие. При этом необходимо учитывать их влияние на агрофизические свойства почвы, поскольку сельскохозяйственные культуры требуют наличия благоприятных условий произрастания [1].
Немаловажным является также и тот факт, что с точки зрения объективной оценки использования нулевой обработки требуется не только оценка конечного результата, но и отслеживание динамики тех процессов, которые происходят в течение периода перехода на прямой посев [2].
Цель исследования – определить степень влияния различных систем основной обработки почвы на строение пахотного слоя, плотность сложения и твердость чернозема выщелоченного Красноярской лесостепи.
Задачи: определить влияние обработки почвы и предшественников на показатели агрофизических свойств чернозема выщелоченного; установить параметры изменения плотности сложения и твердости почвы.
Исследование выполнялось в учхозе «Миндерлинское» Красноярского ГАУ.
В опыте высевали яровую пшеницу сорта Новосибирская 15, ячмень – сорта Ача. Схема опыта включала варианты с отвальной обработкой (вспашка на 20–22 см) и без проведения обработки почвы.
Повторность в опыте – 4-кратная. Яровую пшеницу и ячмень высевали в третьей декаде мая. Агротехника возделывания культур соответствовала рекомендациям [3].
Строение пахотного слоя и плотность почвы устанавливали методом Н.А. Качинского [4]. При определении твердости почвы с помощью ручного пенетрометра EIJKELKAMP измерения выполняли в 20 точках на каждой делянке опыта. Измерение твердости почвы проводили с интервалом 5 см.
Результаты и их обсуждение. Важнейшей задачей в земледелии является создание оптимального строения пахотного слоя почвы, которое оказывает непосредственное влияние на уровень урожайности полевых культур [5].
Строение пахотного слоя – очень важная характеристика почвы (рис. 1).
Рис. 1. Строение пахотного слоя почвы после уборки зерновых культур 0–20 см
(НСР05 для фактора В (слой почвы, см) – 1,00 НСР05, фактора А (предшественник,
способ обработки почвы) – 1,73, фактора АВ (для частных средних) – 2,45)
Результаты исследований, проведенных в 2017 г., показывают, что величина общей пористости на варианте с вспашкой составила 56–63 %, без ее проведения – 55–63 %.
Изучение влияния предшественников показало, что при размещении ячменя после яровой пшеницы величина общей пористости снижается с 62 до 56 %.
Самые низкие показатели некапиллярной пористости характерны для посевов ячменя в вариантах с вспашкой (17 %) и без проведения основной обработки (15 %).
Определение строения пахотного слоя в 2020 г. показало, что величина общей пористости в почве (посевы ячменя при проведении вспашки) ниже, чем при посеве яровой пшеницы после сидерального пара и кукурузы.
При отказе от проведения вспашки общая пористость под посевами зерновых культур была практически одинаковой. Возможно, это связано с более длительным использованием нулевой технологии обработки почвы, по сравнению с теми данными, которые получены в 2017 г. [6].
Что касается величины капиллярной и некапиллярной пористости, то в варианте с проведением вспашки осталась практически та же зависимость, которая наблюдалась и в 2017 г., когда посевы второй зерновой культуры (ячмень) характеризовались повышенной величиной капиллярной пористости и пониженной некапиллярной пористостью по сравнению с первыми посевами яровой пшеницы после сидерального пара и кукурузы.
При отказе от проведения основной обработки почвы величина капиллярной пористости под посевами ячменя понизилась по сравнению с посевами яровой пшеницы, а некапиллярной – повысилась. Мы считаем, что это связано с более высоким содержанием водопрочных агрегатов в почве варианта без проведения обработки почвы по сравнению с вариантом, на котором выполнялась вспашка [7].
Важный показатель физического состояния обрабатываемого слоя почвы является плотность сложения [5]. Как известно, трансформация структурного состава почвы, как правило, влечет за собой изменения и плотности сложения [2].
По данным Красноярского ГАУ и Красноярского НИИСХ, оптимальной плотностью посевного слоя чернозема выщелоченного для зерновых является 1,1–1,2 г/см3.
Результаты изучения величины плотности сложения на вариантах полевого опыта показали, что самая высокая величина плотности сложения почвы в 0–30 см слое почвы установлена под посевами яровой пшеницы после кукурузы в варианте без обработки (1,28 г/см3) (табл. 1).
Таблица 1
Плотность сложения почвы, г/см3
|
Вариант |
Слой, см |
Сроки |
||
|
2018 г. |
2021 г. |
|||
|
посев |
уборка |
уборка |
||
|
Вспашка |
||||
|
1. Пшеница после сидерального пара |
0–10 |
1,07 |
1,13 |
0,91 |
|
10–20 |
1,25 |
1,16 |
1,04 |
|
|
20–30 |
1,28 |
1,23 |
1,10 |
|
|
0–30 |
1,20 |
1,17 |
1,02 |
|
|
2. Пшеница после кукурузы |
0–10 |
1,16 |
1,08 |
0,87 |
|
10–20 |
1,19 |
1,24 |
1,15 |
|
|
20–30 |
1,31 |
1,16 |
1,08 |
|
|
0–30 |
1,22 |
1,16 |
1,03 |
|
|
Без обработки |
||||
|
1. Пшеница после сидерального пара |
0–10 |
1,09 |
1,09 |
1,00 |
|
10–20 |
1,17 |
1,16 |
1,22 |
|
|
20–30 |
1,16 |
1,12 |
1,22 |
|
|
0–30 |
1,14 |
1,12 |
1,15 |
|
|
2. Пшеница после кукурузы |
0–10 |
1,21 |
0,96 |
0,93 |
|
10–20 |
1,33 |
1,06 |
1,35 |
|
|
20–30 |
1,30 |
1,09 |
1,21 |
|
|
0–30 |
1,28 |
1,04 |
1,16 |
|
|
НСР05 для фактора А (предшественник, способ обработки почвы) 0–30 см |
– |
– |
0,060 |
– |
|
НСР05 для фактора В (горизонт, см) 0–30 см |
– |
– |
0,052 |
– |
Установленные на глубине 20–30 см повышенные значения плотности сложения на варианте с вспашкой являются свидетельством наличия уплотненного горизонта в виде плужной подошвы.
Отмеченное в большинстве случаев снижение величины плотности сложения в течение вегетационного периода на исследуемых вариантах может быть связано с оставляемой после уборки зерновых культур органической массой [7].
Черноземы выщелоченные имеют хорошую оструктуренность [8], что способствует наличию невысокой плотности гумусовых горизонтов (1,0–1,22 г/см3). Этот показатель повышается лишь в подгумусовых горизонтах (до 1,3–1,5 г/см3) [9].
Отказ от обработки почвы хотя и приводит к увеличению величины плотности сложения по сравнению с вариантом, на котором проводилась отвальная обработка, тем не менее, абсолютные показатели не превышали оптимальных значений для возделывания зерновых культур. Аналогичные данные при кратковременном применении ресурсосберегающих технологий обработки почвы получены в условиях Красноярской лесостепи [10, 11].
В ряде работ отмечена важная роль такого показателя, как твердость почвы [12].
На рисунке 2 приведены экспериментальные данные об изменении твердости почвы до проведения основной обработки почвы.
Рис. 2. Твердость почвы в посевах яровой пшеницы после кукурузы
(01.08.2018 г., Учхоз «Миндерлинское»), МПа
Величина твердости почвы повышается с глубиной в почве исследуемых вариантов. На глубине 20–25 см твердость почвы практически выравнивается на вариантах опыта.
Показатели твердости почвы согласуются с показателями плотности почвы и еще раз подтверждают наличие плужной подошвы при проведении ежегодной отвальной вспашки на одну и ту же глубину 20–22 см.
Сроки проведения вспашки влияют на показатели твердости. После запашки сидерата в третьей декаде июля почва успевает осесть и показатель твердости почвы к моменту определения этого показателя в слое 0–5; 5–10 см составляет 0,31 и 0,59 МПа соответственно. Определение же твердости почвы через 15 дней после проведения основной (зяблевой) обработки почвы показало, что верхний 0–15 см слой находился в очень рыхлом состоянии (0,28–0,29 МПа, это уже на глубине 10–15 см) (табл. 2).
Таблица 2
Твердость почвы после проведения основной обработки почвы
(08.10.2018 г., Учхоз «Миндерлинское», МПа
|
Глубина, см |
Вариант |
|||||
|
Пшеница по кукурузе |
Кукуруза |
Сидеральный пар (горчица) |
||||
|
Вспашка 20–22 см |
Без обработки |
Вспашка 20–22 см |
Без обработки |
Вспашка 20–22 см |
Без обработки |
|
|
0–5 |
– |
1,0 |
– |
1,10 |
0,31 |
1,3 |
|
5–10 |
– |
2,0 |
– |
1,9 |
0,59 |
1,8 |
|
10–15 |
0,28 |
2,2 |
0,29 |
2,2 |
1,1 |
1,9 |
|
15–20 |
0,90 |
2,2 |
0,97 |
2,1 |
1,5 |
1,9 |
|
20–25 |
1,9 |
2,2 |
1,9 |
2,1 |
2,0 |
2,0 |
|
25–30 |
2,1 |
2,3 |
2,1 |
2,2 |
2,1 |
2,0 |
|
30–35 |
2,2 |
2,5 |
2,1 |
2,3 |
2,3 |
2,2 |
|
35–40 |
2,4 |
3,1 |
2,4 |
2,5 |
2,5 |
2,5 |
|
40–45 |
2,7 |
4,3 |
2,6 |
2,8 |
3,1 |
3,2 |
Отказ от проведения вспашки приводит к повышению твердости почвы по сравнению с вариантом, на котором была выполнена вспашка на 20–22 см. На глубине 0–5 см твердость почвы в этом случае уже была на уровне 1,3 Мпа.
Следует отметить, что при прохождении сельскохозяйственной техники твердость почвы существенно повышается даже на варианте без выполнения обработки почвы, особенно в верхнем, 0–5 см слое (табл. 3).
Таблица 3
Показатели твердости почвы вне следа (А) и по следу (Б) комбайна Terrion SR2010
без обработки почвы, МПа
|
Глубина, см |
Без обработки почвы |
||
|
Пшеница после сидерального пара |
Ячмень после яровой пшеницы (вне следа комбайна) |
Ячмень после яровой пшеницы (по следу комбайна) |
|
|
0–5 |
1,07 |
1,0 |
2,0 |
|
5–10 |
2,0 |
2,0 |
2,2 |
|
10–15 |
2,3 |
2,1 |
2,3 |
|
15–20 |
2,2 |
2,1 |
2,3 |
|
20–25 |
2,3 |
2,2 |
2,4 |
|
25–30 |
2,4 |
2,3 |
2,6 |
В более глубоких слоях почвы уровень влияния ходовой части комбайна на показатель твердости снижается. Тем не менее, эта величина остается выше, чем вне следа комбайна.
Заключение
1. Наибольшее влияние по сравнению с изучаемыми вариантами основной обработки почвы на общую пористость чернозема выщелоченного Красноярской лесостепи оказали предшественники.
Показатели общей пористости в среднем за 2 года (2017, 2020 гг.) были ниже под посевами ячменя в качестве второй зерновой культуры в сравнении с пшеницей, идущей по сидеральному пару, и пшеницей, идущей по кукурузе на вспашке, на 6,0 %, без проведения основной обработки почвы – на 4,0 %.
Состояние общей пористости на исследуемых вариантах основной обработки почвы можно охарактеризовать, как отличное – 55–65 %.
2. Абсолютные значения величины плотности сложения в вариантах проведением вспашки и без проведения основной обработки не превышали оптимальных, установленных для чернозема выщелоченного Красноярской лесостепи, что свидетельствует о возможности снижения интенсивности механического воздействия на почву.
3. Твердость почвы увеличивается с глубиной на всех изучаемых вариантах опыта. Использование показателя твердости почвы позволило установить наличие плужной подошвы в варианте с проведением ежегодной вспашки.
4. Ходовая часть зерноуборочного комбайна Terrion SR2010 в наибольшей степени оказывает влияние на изменение показателя твердости чернозема выщелоченного в верхнем (0–5 см) слое почвы.
5. Отказ от проведения вспашки в течение четырех лет в системе основной обработки почвы не приводит к существенному ухудшению основных агрофизических свойств чернозема выщелоченного.
1. Revut I.B. Fizika v zemledelii. M.; L.: Fizmatgiz, 1960.
2. Polyakov D.G. Obrabotka pochvy i pryamoy posev: agrofizicheskie svoystva chernozemov i urozhaynost' polevyh kul'tur // Zemledelie. 2021. № 2. S. 37–43. DOI: 10.24411/ 0044–3913–2021–10208.
3. Sistema zemledeliya Krasnoyarskogo kraya na landshaftnoy osnove: nauch.-prakt. rekomendacii / pod obsch. red. S.V. Bryleva. Krasnoyarsk, 2017. 224 s.
4. Vadyunina A.F., Korchagina Z.A. Metody issledovaniya fizicheskih svoystv pochv. 3-e izd., pererab. i dop. M.: Agropromizdat, 1986. 416 s.
5. Shein E.V. Kurs fiziki pochv: uchebnik. M.: Izd-vo MGU, 2005. 432 s.
6. Ivchenko V.K., Polosina V.A., Shtele A.A. Vliyanie priemov osnovnoy obrabotki pochvy na agrofizicheskie pokazateli chernozema vyschelochennogo Krasnoyarskoy lesostepi // Vestnik KrasGAU. 2019. № 7. S. 50–58.
7. Doyarenko A.G. Faktory zhizni rasteniy. M.: Kolos, 1966. S. 152–177.
8. Kurachenko N.L., Kartavyh A.A. Agrofizicheskoe sostoyanie chernozemov Krasnoyarskoy lesostepi v usloviyah resursosberegayuschih tehnologiy osnovnoy obrabotki // Zemledelie. 2017. № 2. S. 17–19.
9. Bugakov P.S., Popova E.P., Chuprova V.V. Agrofizicheskaya harakteristika pochv yuzhnoy chasti Krasnoyarskogo kraya // Agrofizicheskaya harakteristika pochv stepnoy i suhostepnoy zon Aziatskoy chasti SSSR / VASHNIL. M.: Kolos, 1982. S. 71–98.
10. Kurachenko N.L., Kolesnikov A.S., Romanov V.N. Vliyanie obrabotki pochvy na agrofizicheskoe sostoyanie chernozema i produktivnost' yarovoy pshenicy // Sibirskiy vestnik sel'skohozyaystvennoy nauki. 2018. № 48 (1). S. 44–50.
11. Berzin A.M., Polosina V.A., Semenov V.I. Agrofizicheskie faktory plodorodiya vyschelochennogo chernozema Krasnoyarskoy lesostepi // Vestnik KrasGAU. 2012. № 5. S. 141–147.
12. Gostev A.V. Effektivnost' tehnologiy razlichnogo urovnya intensivnosti pri vozdelyvanii zernovyh kul'tur na chernozemnyh pochvah Central'nogo Chernozem'ya / VNIIZiZPE. Kursk, 2017. 160 s.
