Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние многолетного применения разных систем обработки на агрофизическое состояние дерново-пдзолистой легко- и средсуглинистой почвы и урожайность ролевых культур

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние многолетного применения разных систем обработки на агрофизическое состояние дерново-пдзолистой легко- и средсуглинистой почвы и урожайность ролевых культур"

о ^

1А и S Ik и h < ik Ъ Р U> 1 b S fífr R 3 Ik Ъ ^ 9-ЭПh^LkSbo bUПhRalÂb hlÁMÁPÍÁPfíhP>3f}frh

<азчтаь 9,зпм.азьзьи(лшъ имтыгьи*

ЦЧАЪПЬЧЗ&Ъ РПЬШЬЫк fbflhPbbh

(ÂPlÂPlASBlÂb <lÀPR[A*llA3Ph WbLhfíPU34U& Un*blÀ3bb LkQßhS- IhlhlALh <П*1ЬРР PlÂPbL^Phb'C /ЧП!>Ц5ПЬР(А-4WbUi8fífcWQS ЪРШ/3 <bdfimihSbSbUlf>4Œb 04SlA4flPÏÏ-iïlhb ПЬ PU.9P.il NI

(À S 17 h Lk m П U fîfr & 3 Rh h (qfimLüliLub qbl¿mgátü'b hhm¿ )

?,01.OÍ ßbqiiübmp bpliptuqppbmß-jnä}, Çnqtuqp.mmp-jnài

iuq.pngpt!fi'jj tîwuULuqfjLnnip-jujü p qjnif¿u/if?'i/Lrtbijuf¿¿Lub a pina tp-jnihhùpfi qntpssnpp аршш!(шЪ шиш/ЬьшЪр Çu/jgtfu/b

Ù P b IÀ h 1 9 9 7

UjtllUIUluAißQ IlUJUlUiptJbL t ££ ^jriLrllUinliUlbunLPjUl'll ïiuj[uiu|lufpn l.p Jiu"lj

1

¿nqujqtiuin iPjuAj ü. iuqpng[ii/{iiu jji qjiinuii biniuqnmujLiuili [llluuiJiuinLmnLir 1977-1 ■Чи^тпЪшЦшЪ [iljqqtid'uj[unu'Ubp4 q jnt.riuiin\jmbuuil{iiAj qjiuinl[3jntVlibp|i qnlimnp

щрпФЬипр t.lT. ^ujjpiuujbinjuj'ü, ЦЬ'иишРшЪш^ш'й qtiuintP jni.Vlihp(i qnljinnp U.ir.Ullpin^ jmli,

1{Ь1шшРшЪш1(ш'и qfimni.pjruVubp[i qnl{innp , mpní>bunp 'U.4.^p)iqnpju'u иггш^штшр l{uqïïujl{ЬрщпLp jiil^- ZZ 1 jni.quim'liuibuni.pjuj'u Ъш^шршрпцр juAj

Üp4pujqnpbnLPjuA< qf>inm'ib^ujqnmujl{iu'lj (itiuui Uinb'üutununLp jиЪ щш^тщш'Ьщ.р jnL'üQ uibq[i Цпц'йЬ'йш j , '^O^l^ij^l

diuJp -fi'lJ ¿,2, 4jnLqwui'limbunLPjiu'u \|ш[ишршрги.рju/U ^uijlliutyuitj qjriLquj

ишЦшЪ шЦшцЬи^ш Oil iíiuu\iujq¡iuiu/gi[iijh {unp">pr^fi "Ufiuinm.ü': £iuugb"U, 375 £.Ьр1ш\|, ip.Sbpjm'ü 74:

Ч^иниЦш^ qblinLgiTui'U dLriij mtnb'Uujfununi.pjuj'lig 1{шрЬ^[1 t ЬиЛпрш'иш^ ^uijIiujIiui'U qjnLquíin'ümbuujliui'U ml{mrjbir[iwj[i qpiuquipui'UnLd'

Ч^ши/ЦшЪ qb^OLgriLiÍQ Ршйш'ЦЬ^ t J3 1997Р.

iniUuU<VbSÜ84Uir МПРДР^Ь 4hSU4U'u J?UPSfllVl.UP, TítuUdPQ'uauU'ü tHiSiin-эапи'ииъгь P'uVuUtrflH, ЧПВТЛЭ . 'и.''1.1чПНРСП|1'>Уи,и

Г 1

V ■. I

17 И» 1397

На правах рукописи

ГУБАНОВ Александр Васильевич

ВЛИЯНИЕ МНОГОЛЕТНЕГО ПРИМЕНЕНИЯ РАЗНЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ НА АГРОФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ ЛЕГКО-И СРЕДНЕСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР

Специальность 06.01,01 — Общее земледелие

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА 1997

Работа выполнена на кафедре земледелия и методики опытного дела Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научные руководители — академик РАСХН, доктор сельскохозяйственных наук, профессор А. И. Пупонин, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Н. Ф. Хохлов.

Официальные оппоненты: Н. А. Полев, доктор сельскохозяйственных наук; М. В. Верещак, кандидат сельскохозяйственных наук.

Ведущее предприятие — Научно-производственное объединение «Подмосковье».

Защита диссертации состоится . . 1997 г.

в . часов на заседании диссертационного совета

К-120.35.07 в Московской сельскохозяйственной академии им. К- А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет МСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ МСХА.

Автореферат разослан . _ 1997 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат сельскохозяйственных ^^

наук В. Н. Мельников

ОБЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность научной проблемы. Исследование изменений агрофизического состояния почвы, как одного из компонентов ее плодородия, и продуктивности полевых культур под воздействием многолетнего применения различных систем механической обработки в сочетании с удобрениями является необходимым при разработке высокопродуктивных и устойчиво функционирующих систем земледелия. Однако исследований такого плана недостаточно, поскольку они связаны с закладкой и проведением сложных и дорогостоящих многолетних полевых стационарных опытов. Кроме того, методика агрофизических исследований в многолетних полевых стационарных опытах нуждается в совершенствовании. Это обусловлено значительной внутриделяночной техногенной, связанной с аккумулирующимися уплотняющими воздействиями на почву машин и орудий (А.Г.Бондарев,1990; А.И.Пупонин,1984; П.М.Сапожников,1994 и. другие), неоднородностью агрофизического состояния почвы, не учитываемой традиционным выборочным методом исследований.

Цель и задачи исследований. Основной целью исследований было оценить влияние многолетнего воздействия различных систем обработки на агрофизическое состояние дерново-подзолистой легко- и среднесуг-линистой почвы и урожайность полевых культур в Центральном районе Нечерноземной зоны России.

В процессе исследований решали следующие задачи:

- установить закономерности варьирования агрофизических показателей плодородия почвы при разных системах ее обработки в многолетних полевых стационарных опытах и на производственных полях;

-определить влияние многолетнего применения разных систем обработки почвы на ее агрофизические свойства;

- оценить влияние различных систем обработки почвы на урожайность полевых культур.

Научная новизна. В полевых стационарных опытах, заложенных в Центральном районе Нечерноземной зоны на дерново-подзолистой легко-и среднесуглинистой почвах проведено изучение многолетнего (28 - 23 года) воздействия систем обработки почвы на основные иерархические уровни организации ее физического состояния (по А.Д.Воронину,1986). Это позволило выявить ряд особенностей и закономерностей:

- раскрыть внутриделяночную горизонтальную структуру агрофизического состояния дерново-подзолистой легко- и среднесуглинистой

почв;

- обосновать методику оценки динамических параметров агрофизического состояния дерново-подзолистой легко- и среднесуглинистой почв при сплошных и дискретных приемах ее обработки;

- установить влияние внутриделяночной неоднородности агрофизического состояния дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы на продуктивность ячменя и овса;

- выявить несоответствие характера распределения динамических параметров агрофизического состояния почвы под яровыми зерновыми культурами в многолетних полевых стационарных опытах и на производственных полях;

- установлено начало физической деградации дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы в верхней части корнеобитаемого слоя при сочетании системы органических и минеральных удобрений и систематического мелкого фрезерования.

Практическая значимость работы. Результаты исследований вносят существенный вклад в обоснование продолжительности использовании систем обычных и глубоких отвальных обработок в сочетании с удобрениями в вернопропашном севообороте на равнинных дренированных участках. Они могут быть использованы при разработке агротехнических основ адаптивно-ландшафтных систем земледелия. Методические подходы оценки агрофизического состояния почвы, использованные в работе, могут быть применены при проведении агроэкологических исследований методом полевого стационарного опыта.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научных конференциях МСХА, Мичуринской СХА в 1992 и 1994 годах.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из предисловия, введения,семи глав, выводов, рекомендаций производству и науке. Изложена на страницах машинописного текста. Диссертация содержит 43 таблицы (из них 12 в приложении) и 16 рисунков (из них 3 в приложении). Список использованной литературы включает 141 наименование, в том числе 19 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Состояние изученности вопроса

В данном разделе дан анализ методик оценки агрофизического состояния почвы, агрофизических аспектов теоретических основ эко-

логически ориентированной механической обработки почвы. Делается заключение о необходимости исследований по оценке многолетнего воздействия обработки почвы на ее агрофизическое состояние.

Условия проведения исследований

г Исследования выполняли лабораторным, вегетационно-полевым и полевыми методами на опытной станции растениеводства МСХА и поле лаборатории земледелия научно-исследовательского отдела разработки систем земледелия и животноводства МСХА в 1992...1994 гг.

Опит 1. " Разработать и внедрить оптимальные агротехнические комплексы по окультуриванию и воспроизводству плодородия почв в системе земледелия Нечерноземной зоны РСЯСР ", заложен проф. В.В.Гриценко в 1954 - 1956 годах .методом расщепленных делянок (2x2x5). Исследования выполняли в вариантах систем обработки с.

Таблица 1

Характеристика почвенно-климатических условий

| Иогазатели условий

| Опыт 1 (20 лет) | Опыт 2 (23 года)

Подтип почвы' Разновидность Содержание физической глины, X

»

в слое 0...20 см в слое 20...40 см Высота над уровнем моря.м Уровень грунтовых вод, м Среднегодовые:

температура воздуха,°С количество осадков, мм Гумус в слое 0...20 смД

Дерново-подзолистая Дерново-подзолистая Легкосуглинистая Среднесуглинистая

19,7 28,1' 80 20

+ 4,1 637 1,5

36,3 41,7 69 8

f 3,6 625 1.7

условным названием отвальная (контроль) и трехъярусная (1 раз в 7 лет в занятом пару).- Варианты по фону удобрений: 1. без удобрений; 2. 1,5 ИРК+навоз (ежегодно М100Р75К100+75т навоза 1 раз в 7 лет в занятом пару).

В опыте развернут зернопропашной севооборот: вико-овсяная смесь-озимые+пожнивный сидерат-картофель-яровые зерновые-озимая рожь на з/кормитожшшная культура-кукуруза на силос-яровые зерно-вые+пожнивная культура, в 1992 году в опыте выращивали вико-овсяную смесь.

Опыт 2. " Действие обработок, "удобрений и гербицидов на плодородие дерново-подзолистой почвы " заложен проф. Б.А.Доспеховым осенью 1969 г. методом расщепленных делянок (9x7x2). Исследования выполняли в вариантах систем обработки с условным названием отвальная (контроль), трехъярусная (1 раз в 3 года в занятом пару и под картофель), фрезерная минимальная. Варианты по фону удобрений: 1. без удобрений; 2. 2 ИРК+навоз (ежегодно МцоРцзКцо+ЭОт навоза-два раза в 6 лет по 45т в занятом пару и под картофель).

. В опыте развернут зернопропашной севооборот: горохо-овсяная смесь-озимая пшеница-ячмень-картофель-ячмень-овес. В 1992 году в опыте выращивали овес, 1993 г.-горохо-овсяную смесь, 1994 г.-озимую пшеницу.

. Исследование по обоснованию методических подходов при оценке агрофизического состояния дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы при различных системах ее обработки, выполняемых преимущественно в одном направлении, осуществляли в стационарном полевом опыте " Минимальная обработка почвы в севообороте ", залаженном'проф. А.И.Пупониным в 1971 году.Исследования выполняли в вариантах систем обработки с условным названием отвальная (контроль), поверхностная, чизельная, роторная, сочетание отвальной и нулевой. В 1992 году в опыте выращивали овес.

Условия проведения полевых экспериментов по агротехническому и технологическому уровню соответствовали требованиям интенсивного земледелия для Центрального района Нечерноземной зоны. Для выполнения основных технологических операций в опытах применяли следующие машно-тракторные агрегаты: для основной обработки почвы-Т-1Б0к+БДН -3,0,МТЗ-80/82+1Ш!-3-35,ДТ-75М+ПТН-3-40,Т-150К+ПЧ-2,5,Т-150К+ПР-2,7; для предпосевной обработки и посева - ДТ-75М + СП-11+БЗСС-1,0, МТЗ - 80/82 +' КПГ-4, Т-150К+КФГ-3.6, Т-150К+РВК-3.6, Т-150К+КА-3.6, МТЗ-80/82+СЗ-З.б или СЗ-2,2 (опыт 1); для ухода за посевами - МТЗ-СО/82+ОН-400 с рабочей шириной аахвата 10 м. Давление движителей на почву составляло от 0,04 (ДТ-75М) до 0,15 (Т-150К) мПа.

Мелкоделяночный полевой опыт" Влияние пространственной микронеоднородности сложения почвы на продуктивность полевых культур " проведен в 1992-1993 годах методом латинского прямоугольника 5x5x3 по следующей схеме: Фактор А. Вдольповерхностная микрозо-налыюсть: Ai. без микрозон, верхняя величина фактора; Аг- одна микрозона; Аз. три микрозоны; A4.пять'микрозон; А5. без микрозон, нижняя величина фактора. Фактор В. Профильная микрозоиальность: 1.5...10 см;2.10...15 см; 3.15...20 см.Минеральные удобрения вносили из расчета Ni2oPi2oKi2û- Обработка почвы и посев осуществляли вручную.

Метеорологические условия вегетационных периодов в годы исследований были резко контрастными.- Вегетационный период 1992 г. был жарким засушливым, количество осадков было значительно ниже, а сумма эффективных температур выше среднемноголетних данных. В то время как вегетационный период 1993 г. характеризовался повышенным количеством осадков и пониженным температурным режимом, вегетационный период 1994 г. был в целом нормально увлажненным.

Методика исследований

Оценку агрофизических параметров плодородия почвы прово -дили по соответствующим ГОСТам и методикам,принятым в научно-исследовательских учреждениях. Динамические показатели (плотность, твердость, влажность, водопроницаемость и биопористость) определяли на площадках 25x25 см, объем почвенного образца 300 см3. Для определения показателей структурного состояния, матричного состава (гранулометрический и микроагрегатный состав, водно-пептизированный и агрегированный или) на уровне средних, объединенную пробу формировали из 18 случайно распределенных по делянке мест. Оцешса параметров агрофизического состояния почвы проводилась по слоям 2...9 см, 9...16 и далее до глубины 44 см.

1.Плотность почвы (г/см3) -методом режущего кольца.

2.Влажность почвы-термостатно-весовым методом (высушивание образца почвы при температуре 105 °С до постоянной массы).Результаты выражали в X от массы абсолютно сухой почвы.

3.Твердость почвы Ост/см2)-твердомером Ревякина (шток сечением 1 см2).

4. Водопроницаемость почвы (мм/мин) при установившейся cira-

рости фильтрации определяли на лабораторной установке до установления постоянного тока воды через образец.

5.Биопористость почвы (мм2/38,5 см2), подсчет и замер пор в единице объема проводили с помощью миллиметровой полетки. Учитывали поры диаметром от 1 до 8 мм.

6.Гранулометрический и микроагрегатный состав-по Н.А.Качинс-кому (1953).

7.Водно-пептизируемый и агрегированный илы-по Н.И.Горбунову (1982).

8.Агрегатный состав почвы определяли просеиванием 1 кг воздушно-сухой почвы через колонку сит (метод Н.И.Саввинова). Коэффициент структурности находили как отношение массы комков диаметром более 0,25 мм и менее 10 мм к массе остальных фракций.

. 9.Водопрочность агрегатов (%) определяли методом качания сит.

10.Кривые водоудерливания (потенциал почвенной влагй)-на тен-зиостатах с песчано-каолинитовыми мембранами в диапазоне измерения потенциала влаги от 1 до 50 кПа, а также в прессах Ричардса в диапазоне от 30 до 150 мПа (Оборудование предоставлено профессором 'Санкт-Петербургского Агрофизичесютго института А.М.Глобусом).

11.Дифференциальная порозиость - расчетным методом по данным водоудерживающей способности почвы.

12.Масса корной-отмиванием почвенного образца.

13.Интенсивность пронизывания почвы корнями растений-по В.Бе-му (1979).

14.Учет урожая проводили сплошным методом.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ООоснопшпго и ото дики оцетш агрофизического состояния почвы . при разллчних систсиая ее обработки

Чтобы установить характер распределения наиболее изменчивых (динамических) параметров агрофизического состояния плодородия почвы, необходимый для обоснования схемы и числа пунктов опробования, вне учетной части изучаемых делянок опытов были выделены прямоугольные измерительные площадки 1,25x2,25 м. Образцы почвы отбирали в фазу кущения яровых зерновых культур по углам сетки 25x25 см (N=45). Параллельно были определены параметры в производственных условиях по трансекте длиной 12,5. м (N=50).

Установлено, что варьирование параметров агрофизического состояния почвы в условиях стационарных опытов (рис.1) значительно превышало варьирование данных параметров на производственных полях и определялось системой обработки и удобрений (рис.2).

Длительное применение системы фрезерной минимальной обработки нагоне органических и минеральных удобрений способствовало снижению разброса показателей плотности, твердости и водопроницаемости почвы в обрабатываемом слое под зерновыми культурами, но увеличивало варьирование влажности и биопористости.Система поверхностной обработки приводила к увеличению разброса значений влажности,твердости и биопористости почвы.

На уровне частотных распределений (фракционный состав, выполненный по критерию хи-квадрат) показано, что характер распределения динамических параметров агрофизического состояния почвы также зави-• сит от систем ее обработки. При мелких сплошных обработках на делянках стационарных опытов регистрировали нормальное или логнормаль-ное распределение плотности и твердости почвы в верхней части кор-необитаемого слоя, при обычных отвальных обработках или чизелевании распределение этих показателей в нижней части, существенно отличалось от нормального как в центральной тенденции, так и на "хвостах" распределения. Это позволило обоснованно использовать в работе случайный отбор проб и рассчитать при заданной ошибке минимальный объем выборки. Так, для оценки абсолютной влажности почвы при системе отвальной обработки необходимо планировать при Д - 0,3% для слоя почвы 2...9см не менее 28 и слоя 9...16см-3б точек опробования. Для системы Фрезерной минимальной обработки для слоев 2...9 и 16... 23см (с нормальным распределением) -соответственно 49 и 30 точек. Шаг опробования .найденный по полувариаграммам, составил > 1,25м. Для случаев отклонения распределения параметров агрофизического состояния почвы от нормального, необходимо сохранить двадцатипятисантиметровый шаг опробования [3).

Исходя из больших объемов выборки, требуемых при установлении существенности различий между вариантами на уровне средних при данном варьировании и ошибке, нами был сокращен объем Выборга! до 18 сопряженных пунктов опробования, достаточный для оценки агрофизических параметров плодородия почвы при структурном подходе с привлечением робастных оценок.

lili I I \ i I I 1 I \-1-» i » ' I ' ' ' I 1 1 1

r 1 T1 1 I 'П i » i ' ' 1 r ~

O 5 10 0 5 IÓ: 0 25 50 75 0 25 50 - 75 100 0 25 50 75 100

0 T В А.Л Ь H А Я

2

9

о

|23 £

с 30

и ш

ш и

2 9 а т ш

"16 « s 23 хз b £зо %

ФРЕЗЕРНАЯ МИНИМАЛЬНАЯ

РТЩЩ

ш

i-

-плотноеть, г/ см3

-влажность %

-твердость j—| -водопроницаемость кг/см им/мин

-биопористость, мм/сы^

I

?

Рис.1.Коэффициенты вариации /%/ показателей агрофизического состояния дерново-подзолистой сраднесуглини'стой почвы при разных системах ее обработки

lililí I—I I I—r—I I—г—I-1 I I I I lili—г—1—r-

0 2,5 5 О 2,5 5 О 10 20 30 0 25 50

г—1—1—I—I I I I I I I

.0 50 100.150 200

ш

ш

ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТАЯ ЛЕГКОСУШНИСТАД

га

щ

I

«5 I

и

ш

ДЕРНОЕО-ПОДЗОЛИСТАЯ СРЕДНЕСУ ГЛИНИСТАЯ

ш и

ш

-ПЛОТНОСТЬ,

т г/см3

-влажность %

-водопроницаемость ым/мин

-твердость кг/си^

Рис.2.Коэффициенты вариации /%/ показателей агрофизического состояния

почвы при системе отвальной обработки на произвадственных участках

биопористость, мм/см2

2

9

Выявлена зависимость поля агрофизических факторов от метода закладки и проведения стационарных полевых опытов. Так, выполнение приемов обработки и ухода за растениями в перпендикулярном направлении (опыт 2). увеличивало техногенную "мозаичность" поля агрофизических параметров. Индекс мозаичности рассчитывали по формуле:

О до 1,0, Р-доля однородных групп, К-число групп (4) для сгруппированных данных плотности, влажности и твердости почвы кластерным анализом (рис.3). Отсюда было сделано предположение о влиянии характера и степени горизонтальной неоднородности агрофизического состояния почвы на продуктивность высеваемых в опытах зерновых культур. Проверка этой гипотезы методом микрополевого опыта показала, что урожай зерновых культур ощутимо снижался при переходе от делянок без микрозон с верхним значением фактора А1 к делянкам с викним значением фактора А5.Причем для ячменя была достигнута статистически более значимая контрастность фактора "мозаичности" и эффект горизонтальной неоднородности профиля агрофизического состояния под ним выражался сильнее, чем под овсом.

Оценка многолетнего воздействия различных систси обработки па агрофизическое состоят» дерново-подзшакгтоЛ легко- и средиесугшпстоЯ почв

Рассмотрение агрофизического состояния почвы выполненное, по данным анализа почвенных образцов (У»300см3),отобранных в ее устойчивом (сразу после уборки яровых зерновых культур) состоянии,позволило выявить ряд особенностей и закономерностей на основных уровнях ее структурной организации. Оценка по многомерному (плотность, влажность, твердость, водопроницаемость, биопористость) комплексу параметров агрофизического состояния почвы не выявила статистических различий (на уровне средних значений) между системами ее обработки.

11а аграгатсои урсв:;э. Длительное применение сочетания обычных

где "ИМ"-индекс мозаичности от

-I-1 I I I

I ■ I

г——1-1-1—1

О 0,5 1,0 0 0,5 1,0 0 0,5 1,0 0 0,5 1,0 0 0,5 1,0

ПОЛЕВОЙ ОПЫТ 7x2x2

9

3 16

5 23 чэ

30

2 9

§

. 16 «1 х

>3 23

£

30

в

УЖ

8

ш

^^ II

П 0 I 3 В 0 Я ОПЫТ 9 х"7 х 2 ^ -отвальная

-поверхностная -чизельная

-роторная

-улучшенная отвальная фрезерная чччпмальнал

Рас.3.Индекс "ыозаичности" показателей агрофизического состояния дерново-подзолистой почвы пра разных системах ее обработки

обработок и трехъярусной вспашки не приводило к существенному изменению внутриделяиочного поля плотности корнеобитаемого слоя. Двадцатитрехлетнее мелкое фрезерование обеспечивало на 0,04 г/см3 снижение средних значений плотности обрабатываемого (2...9см) слоя почвы на неудобренном фоне по отношению к контролю.

В рамках пороиого пространства установлено, что система трехъярусной обработки вызывала на фоне удобрений увеличение, а на неудобренном фоне снижение доли мелких пор (<3 мкм). Периодическое нарушение естественного сложения слоя почвы 23...44 см трехъярусной обработкой на обеих почвенных разностях не оказывало редуцирующего воздействия на биологическую пористость. Ограничение глубины и интенсивности рыхлящих воздействий на почву положительно влияло на этот параметр. Так, на 23 год опыта при системе фрезерной минимальной обработки средние значения биологической пористости в слое почвы 2...9см были в 1,3 раза больше, чем при традиционной технологии.

При общем подходе (по средним значениям) к оценке сопротивления почвы проникновению в нее металлического плунжера различия между системами обработки почвы оказались статистически не значимы. Однако по медиане (р£50) ,характеризующей центральную тенденцию распределения, система трехъярусной обработки привела к снижению твердости почвы слоя 2...9 см дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы. При систематическом мелком фрезеровании существенных различий не установлено, но при сравнении делянок частями распределения (об^, оотчетливо проявилось увеличение на 2,3...7,6 кг/см2 этого параметра на фоне без удобрений.

Что касается многолетнего воздействия систем обработки почвы на ее структурное состояние, то на неудобренном фоне статистически значимые различия (по коэффициенту структурности) . получены .для трехъярусной обработки на легкосуглинистой почве в слое 2...9см. На среднесуглшшстой почве положительное влияние трехъярусной обработки и мелкого фрезерования на содержание агрономически ценных агрегатов на удобренном фоне коснулось слоя 2...23 см.Устойчивость этих агрегатов к дезинтеграции в водной среде на 5-2 уровне значимости было статистически не доказано.

Анализ водоудерживающоЯ способности почвы. Сравнительную оценку влияния систем обработки на гидрофизическую компоненту плодородия более обоснованно осуществлять по влагоудерживающей способ-

ности почвы. Выявлено, что длительная Фрезерная обработка почвы на фоне органических и минеральных удобрений способствовала формированию педоматрицы с большей влагоудерживающей способностью, чем при отвальной системе. Однако, в связи с усилением капиллярного подъема, различия в эквивалентной влажности не достигали _ значений способных ухудшить влагообеспеченность полевых культур.

На уровне элементарных почвенных часпщ и микроагрегатов.

Изученные системы обработки почвы оказывали влияние на профильное распределение фракции <0,001 мкм. На дерново-подзолистой легкосуглинистой почве трехъярусная вспашка устраняла экранизацию ила в районе плужной "подошвы", отчетливо выявленной при обычной технологии. При сравнении с контролем глубокой вспашки на фоне без удобрений отмечено в слое 2...1бсм дерново-подволистой среднесугли-нистой почвы снижение (на 0,46%) количества ила,а на фоне удобрении наблюдался относительно равномерный профиль илистой фракции до глубины 30см. Замена вспашки мелким фрезерованием, приводила как без удобрений, так и на фоне удобрений к увеличен!,.о (на 0,87-0,56%) содержания ила в слое почвы 2...9см и снижению (на 1,23-1,15%) в слое 9...16см,

Судя по дезинтеграции в водной среде микроагрегатов, сочетание трехъярусной вспашки с обычной обработкой приводило к ухудшению микрооструктуренности дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы в верхней (2...23 см) и улучшению в нижней (23...44см) частях корнео-битаемого слоя. Система фрезерной минимальной обработки почвы приводит к снижению водоустойчивости микроагрегатов по всему изучаемому профилю почвы. Так, на обоих фонах удобрений коэффициент дисперсности возрос по сравнен™ с контролем на 2...5 %.

Направленность агрогенных преобразований физического состоя- • ния почвы на уровне ее тонкодисперсной части, является важным критерием при обосновании устойчиво функционирующих природоохранных систем земледелия. В рамках примененного подхода устойчивости почвы к дезинтеграции в водной среде-мы использовали оценку подфракций " дробной пептизацин.Выявлено,что содержание водно-пептизируемого ила на делянках с применением удобрений упало в слое 23... 44см после периодической трехъярусной обработки в среднем по двум почвенным разностям на о,23%,содержание агрегированного ила на 2,48%,а в слое 2..,23см-соответственно на 0.09 и 1,77%.Длительное применение Срэ-

верной минимальной системы обработки приводило к наибольшему снижению содержания категорий илов по отношению к отвальной в обрабатываемой слое 2...16см (рис.4).

Реакция полевых культур на многолетнее воздействие разных систем обработки почвы

Анализ данных по реакции отдельных культур зернопропашных севооборотов изучаемых опытов на многолетнее воздействие различных систем обработки почвы не показал преимущества системы трехъярусной обработки перед отвальной на неудобренном фоне (табл.2 и 3).

Таблица 2

Влияние многолетнего (28...30 гг.) применения разных систем . обработки дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы' на урожайность полевых культур, (ц/га)

1 1 I Система | Озимая рожь. 1 | Кукуруза, i I Ячмень, i ) |В среднем эа|

|обаработки|зеленая масса. | зеленая масса, I 1991 | 1989-1991 |

I почвы | 1989 г. | 1990 г. 1 г. 1 гг. I

|(условное | 1 1 1 1

| название)! ■ 1 1 • 1 1 1 1 i i

Отвальная 47,8 48,4 17.3 12,6

(контроль) -

67.5 64,8 29,3 18,8

44,4 45.4 21,8 13.9

Трехъярусная - --

55.2 77.9 33,1 22,8 .

Н^Р В. ц/га 10.3 11.1 14,0 8.7

Примечание: в числителе-неудобренный фон.

в анаменателе-удобренный фон

На делянках опытов, где применяли удобрения, продуктивность культур повышалась во всех изучаемых вариантах, особенно озимой пшеницы, почти в два раза (опыт 2). Преимущество глубокой обработки перед обычной на удобренном фойе сказывалось под яровыми зерновыми культурами рассматриваемого опыта.

ДЕРНОЕО-ПОДЗСШСТАЯ ЛЕГКОСУГШШСТАЯ ПОЧВА

ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТАЯ СРВДНЕСУШНИСГГАЯ ПОЧВА

Рис. 4. Содерзание водно-пептизируемого ила /*/ в почве при разных системам ее обработки: 1-отвальная, без удобрений; 2- то же, №К»-нлвсз; 3-трехъяруская, без удобрений; 4-то на, РРК+навоз; 5-фреэерная минимальная, без удобрений; б-то яе, 1'РК+нэеоз

Многолетнее применение фрезерной минимальной обработки почвы не обеспечивало в годы проведения исследований повышения продуктивности зерновых культур в сравнении с контрольным вариантом за исключением 1993 года, когда в занятом пару урожайность горохо-овсяной смеси была на 4,3 ц/га выше на удобренном фоне.

Дисперсионный анализ данных по урожаю полевых культур не подтвердил существенность (Кфакт<Г0.05) различий между вариантами систем обработки почвы. Статистически значимые различия на 5Х-ном

Таблица 3

Влияние многолетнего (23...25 гг.) применения разных систем обработки дерново-подзолистой среднесуглшшстой почвы на урожайность полевых культур, (ц/га)

1 1 | Система | Овес, Горохо-овсяная 1 1 Озимая | 1 В среднем |

|обработки | 1992 г. смесь, зеленая | пшеница, | ц.к.е, |

| почвы | масса 1993 г. 11994 г. | 1992-1994 ГГ.|

|(условное! 1 1

|название) | ; 1 1 1 | | I

Отвальная 3,8 23,7 23,7 12,1

(контроль) - -

■ 5,6 24,9 41,4 19,8

3,5 20,1 21,3 10,0

Трехъярусная -

6,4 28,1 35,3 * 17,0

Фрезерная 2,5 23,1 15,2 18,3

минимальная -

4,9 29,2 26,9 25,6

НСР В,ц/га 2,4 6,3 9,1 6,9

Примечание: см. табл. 2

уровне значимости получены только по фону удобрений.

вызода

1. При изучении в полевых стационарных опытах изменений агрофизического состояния дерново-подзолистой легко- и среднесугли-

нистой почв необходимо учитывать выявленные закономерности внутри-деляночного разброса показателей:

- масштабы варьирования динамических параметров агрофизического состояния почвы в условиях полевых стационарных опытов значительно превышают масштабы разброса на производственных полях, за исключением бнопористости, и определяются системой обработки и удобрений. Длительное применение системы фрезерной минимальной обработки на фоне органических и минеральных удобрений способствует уменьшению разброса показателей плотности, твердости и водопроницаемости в обрабатываемом слое почвы , но повышает вариацию влажности и биопористости.Система поверхностной обработки вызывает существенное увеличение разброса влажности,твердости и биопористости;

- характер распределения динамических параметров агрофизического состояния почвы зависит от систем ее обработки. При мелких сплошных обработках на делянках отмечали нормальное или логнормаль-ное распределение показателей плотности и твердости почвы в верхней части корнеобитаемого слоя, при системе обычных отвальных и чизель-ной обработок распределение зтих показателей в нижней части,существенно отличались от нормального гак в центре распределения, так и на "хвостах";

- в случаях распределения параметра агрофизического состояния, отличающегося от нормального, отсутствия стационарности или квазипериодичности допустимо осуществлять регулярный отбор проб, а при сравнительном анализе использовать непараметрические критерии. Для выявления "истинного" эффекта системы обработки (без искажающего картину техногенного фактора) следует пользоваться робастными оценками;

- картина горизонтальной структуры поля агрофизических факторов ("мозаичность") определяется методом закладки и техникой проведения полевых стационарных опытов. Выполнение приемов обработки и ухода за растениями в перпендикулярных направлениях увеличивает техногенную "мозаичность" агрофизических параметров. При равной площади уплотнения делянки и близком типе распределения, но различной микромозаичности может достигаться (по данным духлетнего модельного микрополевого опыта) различная продуктивность яровых зерновых культур.

2. Оценено влияние многолетнего воздействия различных систем

обработки и удобрений в зернопропашных севооборотах на сложение и характер пористости дерново-подзолистой легко- и среднесуглинистой почв. Длительное применение сочетания обычных обработок и периодической трехъярусной вспашки не приводит к существенному изменению плотности корнеобитаемого слоя почвы, но вызывает на фоне без удобрений увеличение доли мелких пор (<3 мкм).При применении удобрений в нижней половине обрабатываемого слоя происходит некоторое снижение количества мелких пор (<3 мкм).Двадцатитрехлетнее мелкое фрезерование обеспечивает снижение плотности обрабатываемого слоя.

3. В условиях полевых стационарных опытов сравнительную оценку влияния систем обработки почвы на гидрофизическую компоненту плодородия целесообразно осуществлять по влагоудерживающей способности почв. Длительная фрезерная обработка почвы на фоне органических и минеральных удобрений способствует увеличению влагоудерживающей способности почвы по сравнению с системой отвальной обработки. Однако, в связи с усилением капиллярного подъема воды в почве, различия в эквивалентной влажности не достигают значений, способных изменить влагообеспеченность полевых культур.

4. При изучении в полевых стационарных опытах многолетнего воздействия систем обработки на агрофизическое состояние дерново-подзолистой легко- и среднесуглинистой почв допустимо пользоваться усредненными оценками подфракций дробной пептизации, водоустойчивости микроагрегатов и гранулометрического состава:

- системы обработки почвы оказывают неодинаковое влияние на профильное распределение фракции <0,001 мкм. В условиях периодически промывного типа водного режима на фоне без удобрений при трехъярусной вспашке среднесуглинистой почвы в слое 2... 16 см происходит снижение количества ила, а на фоне удобрений наблюдает.ся относительно равномерное распределение по профилю до глубины 30 см илистой фракции.Применение трехъярусной вспашки на легкосуглинистой почве устраняет экранизацию ила в районе "плужной" подошвы, регистрируемой при обычной технологии. Как без удобрений, так и на фоне удобрений, замена вспашки системой мелкой фрезерной обработки приводит к увеличению содержания ила в слое почвы 2...9 см и снижению в слое 9...16 см;

- микрооструктуренность дерново-подзолистой почвы также зависит от систем обработки и удобрений. Судя по коэффициенту, диспер-

сности (по Н.А.Качинскому), сочетание трехъярусной вспашки с обычной обработкой приводит к ухудшению микрооструктуренности дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы в слое 2...23 см и улучшению в слое 23...44 см. Систематическая фрезерная минимальная обработка почвы приводит к снижению водоустойчивости микроагрегатов;.

Длительное применение различных'систем обработки в сочетании с известкованием, органическими и минеральными удобрениями вызывает изменение содержания водно-пептизируемого и агрегированного илов. Глубокая обработка приводит к уменьшению содержания водно-пептизируемого ила во всем изучаемом слое (2...44 см) почвенного профиля как легко-, так и среднесуглинистой почв. При мелком фрезеровании увеличивается содержание количества водно-пептизируемого ила в слое почвы 16...23 см, что свидетельствует о некоторой физической деградации слоя почвы 2...9 см. Такая же тенденция установлена по содержанию фракций агрегированных илов.

6.Многолетнее применение разных по интенсивности систем обработки дерново-подзолистой легко- и среднесуглинистой почвы (соответственно 28...30 и 23...25 лет) при использовании гербицидов не приводит к существенным различиям в урожайности полевых культур как на удобренном фоне, так и на фоне без применения удобрений. Однако, в среднем за 23...25 лет исследований, тенденция увеличения урожайности полевых 1 су льтур по сравнению с системой отвальной обработки отмечается при фрезерной минимальной обработке среднесуглинистой почвы и применения удобрений.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ 11 НАУКЕ

В Центральном районе Нечерноземной зоны Российской Федерации для сохранения почвенного плодородия следует, на выровненных участках дерново1-подзолистой легко- и среднесуглинистой почв в зернопро-пашном -севообороте адаптивно-ландшафтных систем земледелия, включать в систему обработки почвы приемы отвальной (20...22см) и глубокой трехъярусной (38...40см) обработок без риска начала ее агрофизической деградации на период соответственно до 30...25 лет.

При проведении агрономических исследований методом полевого стационарного опыта,- осуществлять оценку динамических параметров агрофизического состояния почвы на основании характера их внутри-деляночного распределения, выявленного в ходе предварительного

анализа.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. 1'уОанов A.B. Влияние различных систем обработки почвы на изменчивость ее агрофизических свойств //Тезисы докладов научно-практической конференции.-Плодоовощной ин-т им.И.В.Мичурина.-Мичуринск. -1994.-С.126...127.

2. Пупонин А.И..Хохлов Н.Ф..Губанов A.B. Методические аспекты оценки физического состояния дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы при различных системах ее обработки //Изв.ТСХА.-1995.-Вып.3.-С.57...66.

3. Пупонин А.И..Хохлов Н.Ф..Губанов A.B. Оценка влияния систем обработки почвы на ее влажность с использованием методов не-параматрической статистики //доклады.ТСХА.-1995.-Вып.266.-С.3...11.

4. Пупонин А.И..Хохлов Н.Ф..Губанов A.B. Изменение физического состояния дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы при длительном мелком фрезеровании//Изв.ТСХА.-1996.-Вып.1.-С.21...29.

5. Пупонин А.И..Хохлов Н.Ф..Губанов A.B. К преобразованию физического состояния глубоких слоев дерново-подзолистых почв в связи с интенсификацией их использования //Доклады ТСХА.-1997.-Вып.268.-С.9...15.