Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние способов и глубины основной обработки чернозема обыкновенного на свойства почвы и урожайность культур

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние способов и глубины основной обработки чернозема обыкновенного на свойства почвы и урожайность культур"

§ш .од"

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ К. Л. ГЛИНКИ

На правах рукописи

ТРОФИМОВА Татьяна Александровна

ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ И ГЛУБИНЫ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО НА СВОЙСТВА ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР

Специальность 06.01.01. — Общее земледелие

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

ВОРОНЕЖ 1992

Работа выполнена в ордена' Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы им. В. В. Докучаева в 1985—1987 гг.

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных наук А. Ф. Витер.

Официальные оппоненты: академик ВАСХНИЛ, доктор биологических паук, профессор А. П. Щербаков, кандидат сельскохозяйственных наук Н. И. Хабаров.

Ведущее предприятие — Всероссийский научно-исследовательский и проехтно-технологический институт рапса.

Защита состоится «/е^ 1992 г. в /22. часов

па заседании специализирс ета К.120.54.01 Воро-

нежского государственного агроуниверситета им. К. Д. Глинки.

Просим Ваши отзывы в двух экземплярах присылать по адресу: 394087, г. Воронеж, ул. Мичурина, 1, ВГАУ.

С диссертацией можно ознакомиться и библиотеке агроуниверситета.

Автореферат разослан « АГ » ¿¿¿¿foa^u^ 1992 г.

7 7

Ученый секретарь специализированного

сопета, кандидат с.-х. наук, доцент И. А. Якименко

ЧЛРЬ!^«?:«.* г. а. 8яи

>~-ТДОЛ

серт.-.ций

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Интенсивные методы ведения земледелия в последние 10—15 лет вызвали резкое обострение экологических проблем, привели к широкому развитию процессов деградации и снижению плодородия черноземов. Поэтому первоочередном задачей является стабилизация уровня почвенного плодородия, прекращение его ухудшения под воздействием антропогенных факторов. При переходе к рыночным отношениям и многоукладному хозяйствованию роль плодородия почв как экономического и экологического фактора резко возрастает, так как от него зависят урожайность сельскохозяйственных культур и состояние окружающей среды.

К важнейшим факторам регулирования почвенного плодородия относится механическая обработка почвы. Интенсивность обработки почвы во многом определяет размеры минерализации органического вещества в пахотном слое. Применяемые в земледелии высокоинтенсивные системы обработки явились одной из причин истощения природного плодородия черноземов. В связи с этим поиск путей минимализации основной обработки почвы без снижения урожаев сельскохозяйственных культур с учетом экологии среды имеет большое теоретическое и практическое значение. Для выявления наиболее эффективных приемов обработки почвы требуется более углубленное изучение проблемы в многофакторных стационарных опытах.

Данная работа является одним из разделов государственной проблемы О.СХ.31.01.04.Н4. — «Разработать" способы, обосновать глубину и периодичность обработки почвы при различных доз кх и приемах внесения удобрений в условиях дальнейшей химизации земледелия ЦЧЗ» и выполнена в соответствии с тематическим планом научных исследований отдела земледелия НИПСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева в течение 1985—1987 гг.

Цель м задачи исследований. В работе ставилась цель — установить закономерности изменения показателей эффективного и потенциального плодородия обыкновенного чернозема

иод влиянием длительного (17-летнего) применения различных способов н глубины обработки в сочетании с удобрениями и выявить возможность инициализации основной обра-Сотки почвы в де:ятиполыюм севообороте.

В программу исследований входило:

1. Изучить влияние различных приемов обработки почвы на агрофизические показатели чернозема обыкновенного;

2. Исследовать изменение биологической активности почвы под влиянием отвального и безотвального способов обработки почвы и различной глубины обрабатываемого слоя;

3. Установить влияние различных способов и глубины основной обработки в сочетании с удобрениями на изменение в помпе элементов минерального питания;

4. Изучить изменение показателей потенциального плодородия обыкновенного чернозема в зависимости от различных приемов обработки старопахотных земель, а также на залежных участках;

5. Определить экономическую эффективность изучаемых приемов обработки почвы.

Научная новизна исследований. В результате исследований в стационарном опыте комплекса свойств обыкновенного чернозема (агрофизических, биологических, агрохимических) обоснована возможность минимализации обработки почвы в десятиполыгом севообороте, позволяющая усилить почвозащитную направленность приемов обработки почвы без снижения урожаев и сократить потерн гумуса.

Практическая ценность работы. Результаты проведенных исследований позволяют рекомендовать для хозяйств Центрального Черноземья оптимальный способ и глубину основной обработки гючвы, применение которых обеспечивает повышение урожайности сельскохозяйственных культур при сокращении затрат труда и средств, препятствует деградации обыкновенного чернозема.

Защищаемые положения.

1. Установлено отрицательное влияние длительного применения безотвальной обработки чернозема обыкновенного в десятипольном севообороте на структуру верхнего 10-сантиметрового слоя почвы.

2. Увеличение глубины обрабатываемого слоя почвы с 20 см до 30—35 см способствует перемещению нитратного азота за пределы основного корнеобитаемого слоя, повышает минерализацию органического вещества в почве.

3. При ежегодной безотвальной обработке наблюдается поверхностное развитие корней, преимущественно в слое О—10 см, что и условиях недостаточного увлажнения юго-востока ЦЧЗ ведет к снижению урожайности сельскохозяйственных культур.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены на заседаниях отдела земледелия НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева (1986, 1989, 1991 гг.), на заседаниях Ученого совета НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева (1986, 1989, 1991 гг.), на зональных научно-практических конференциях молодых ученых и специалистов (НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева, 1986, 1991 гг.), па Поволжской региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов (НИИСХ Юго-Востока, 1989 г.), на региональной научно-практической конференции (Воронежский СХИ, 1989 г.).

Реализация результатов исследований. Результаты длительных исследований (1968—1990 гг.) по обработке почвы, полученные в стационарном опыте отдела земледелия, апробированы в опытно-производственном хозяйстве «Докучаев-ское» НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева и использованы при разработке систем земледелия Воронежской области, системы ведения сельского хозяйства Центрально-Черноземной зоны и рекомендованы для практического использования в колхозах п совхозах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 2 работы, 2 находятся в печати.

Объем и структура работы. Работа изложена на 138 страницах машинописного текста, включает 5 рисунков и 30 таблиц, состоит из введения, 7 глав, выводов и предложений производству, библиографического списка использованной литературы (225 наименовании, в т. ч. 18 иностранных), приложения с 30 таблицами.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Условия и методика исследовании. Исследования проводились в 1985—1987 гг. в длительном стационарном опыте отдела земледелия НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева в де-сятнпольном зернопропашном севообороте. Опыт заложен в 1968 г. кандидатом с.-х. наук А. Ф. Битером.

Почва опытного участка — чернозем обыкновенный сред-иемощнын тяжелосуглинистый со следующей -агрохимической характеристикой слоя 0—40 см: рН солевой вытяжки — 7,01; гидролитическая кислотность — 0,79 мг-экв на 100 г почвы; содержание гумуса - 0,57%; общего азота — 0,308%; общего фосфора — 0,156%; общего калия — 1,86%.

Стационарный опыт включает варианты: ежегодную вспашку на глубину 20—22 см; то же — 25—27 см; то же — 30—32 см; то же — 35—37 см; разноглубинную вспашку в севообороте двухъярусным плугом на 20—22 см под зерновые и на 25—27 см под пропашные; разноглубинную вспашку в севообороте (в т. ч. 30% лемешного лущения под озимые) на глубину 10—12 см под озимые, на 20—22 см — под яровые зерновые и однолетние травы и на 25—27 см — под пропашные; комбинированную разноглубинную обработку в севообороте (30% плоскорезной обработки) на глубину 10— 12 см под озимые, па 20—22 см — под яровые зерновые и однолетние травы и на 25—27 см — под пропашные; комбинированную разноглубинную обработку в севообороте (60% плоскорезной обработки) па глубину 10—12 см под зерновые и на 25—27 см — под пропашные; разноглубинную плоско-резпую обработку в севообороте на глубину 10—12 см под озимые, на 20—22 см — под яровые зерновые и однолетние травы и на 25—27 см — под пропашные; ежегодное рыхление плугом без отвалов на 25—27 см.

Полевой опыт заложен методом расщепленных делянок (с удобрениями а без удобрений). Повторность опыта трехкратная, размещение делянок систематическое в трех ярусах. Размер делянок по обработке почвы — 720 м2, удобренной и неудобренной — 360 м2, учетной — 200 м2. Удобрение вносили ежегодно под основную обработку по 60 кг/га ЫРК в д. в. под каждую культуру севооборота. Кроме того, два раза за первую ротацию севооборота под кукурузу на зеленый корм и зерно вносила по 30 т/га навоза.

Для сравнения со старопахотными почвами при определении основных показателен плодородия обыкновенного чернозема использовалась почва залежного участка.

Наблюдения н анализы велись по двум культурам севооборота — гороху и озимой пшенице. Для посева использовались сорт гороха — Неосыпающийся 1 и сорт озимой пшеницы — Тарасовская 29.

Агротехника возделывания сельскохозяйственных культур в опыте (кроме основной обработки почвы) — общепринятая

li соответствии с «-Системой земледелия Воронежской области» (1982).

Метеорологические условия и годы проведения опытов были различные. Как 1984—1985 сельскохозяйственный год, гак и 1985—1986 сельскохозяйственный год для роста и развития изучаемых к\льтур были не совсем благоприятными. Жесткие условия вегетации, отсутствие осадков в наиболее важные для растении периоды отрицательно сказались на урожайности сельскохозяйственных культур. 1986—1987 сельскохозяйственный год характеризовался в целом пониженным температурным режимом и обычным количеством осадков. Проведение исследований в различные по увлажнению годы позволило полнее оценить воздействие изучаемых факторов на плодородие обыкновенного чернозема.

Исследования, наблюдения и анализы проводили следующими методами: плотность почвы — взятием проб с ненарушенным сложением с помощью патронов, влажность почвы — методом высушивания почвы до постоянного веса при температуре + 105°С, агрегатный состав почвы — прибором П. .М. Бакшеева, содержание в почвенном воздухе С02 и 02 -- по методике ВНИИСХ микробиологии, выделение углекислоты — но методу П. В. Штатиова, разложение клетчатки — по И. В. Вострову, Д. Н. Петровой, биосинтез аминокислот — по методу Е. Н. Alnniyci ина, Д. Н. Петровой, анализ основных физиологических rpvrm микроорганизмов -- по метощке ВНИИСХ микроонологии, активность инвертазы, уреазы, ка-талазы — по унифицированным методам A. III. Галстяна. активность пероксидазы и полифенолоксидазы — по Ф. X. Хазиеву, нитратный азот — епектрофотометрпческим методом, подвижный фосфор и обменный калий — по Ф. В. Чн-рикову, подвижные гуминовые кислоты — по методу И. В. Тюрина и Н. А. Панковой, гумус — по методу И. В. Тюрина, общий азот — по К. П. Гинзбург, гидролизуемый азот — по И. В. Тюрину и Д\. Л\. Кононовой, урожай учитывал/! сплошным обмолотом комбайном поделяночно с приведением зерна к 14% влажности п 100% чистоте.

/Математическая обработка экспериментальных данных проводилась методом дисперсионного анализа (Б. А. Доспехов, 1985).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

АГРОФИЗИЧЕСКИЕ ПО КАЗАХ ЕЛ И ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ И ГЛУБИНЕ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

Установлено, что длительное применение различных способов и глубины обработки почвы в десятипольном севообороте не оказало существенного влияния на ее плотность. По всем изучаемым способам и глубинам обработки плотность пахотного слоя поддерживалась в пределах 1,0— 1,1 г/см3 — оптимальной нормы для сельскохозяйственных растений, в связи с чем возможно применение мннимализацип обработки без ущерба для ьозделываемых культур.

Постоянная обработка без оборота пласта, при которой отсутствовало взаимное перемешивание и перемещение частей пахотного слоя, привела к увеличению в верхнем 10-сан-тиметрозом слое почеы пылеватых частиц, в нижних горизонтах их содержание находилось па уровне вспашки па 20— 22 см (контроль). В слое почвы 0—10 см содержание воздушно-сухих частиц менее 0,25 мм по илоскорезной обработке увеличивалось на 6,7%, по безотвальному рыхлению — на 2,5%. В отдельные годы содержание пылеватых частиц в варианте с плоскорезной обработкой превышало величину 15%, при которой начинается ухудшение физических свойств почвы, что свидетельствует о некотором распыляющем действии постоянных безотвальных способов обработки почвы.

Способы основной обработки не оказали существенного влияния на режим влажности почвы под горохом и озимой пшеницей. Осеннее определение запасов влаги под озимой пшеницей (фаза всходов) не выявило преимуществ обработки без оборота пласта в накоплении влаги в верхних горизонтах почвы. В годы проведения исследований запасы влаги по всем вариантам опыта в период всходов озимой пшеницы были практически одинаковыми п не оказали существенного влияния ни на всхожесть семян, ни в целом на продуктивность.

Глубокая вспашка (до 30—35 см) имела преимущество перед другими вариантами опыта в накоплении влаги в 1,5-метровом слое почвы за осенне-зимний период. Однако в течение вегетации па вариантах с глубокой обработкой отмечалось увеличение расхода влаги из-за повышенной скважности почвы.

б

Чернозем обыкновенный, обладающий высокой структурностью и порозностыо, имеет благоприятным газовый режим. В течение периода вегетации гороха концентрация кислорода в почвенном воздухе на глубине 0—40 см колебалась в среднем от 19,5 до 20,8% к объему I оздуха. Достоверных различий в содержании кислорода в почвенном воздухе как в слое 0—20 см, так и в слое 20—40 см не установлено.

В целом за период вегетации гороха концентрация углекислого газа в почвенном воздухе изменялась в интервале от 0,10 до 0,50%. ¿Минимальная концентрация углекислого газа в течение вегетации гороха наблюдалась на г:арпапгах с обработкой почвы без оборота пласта. Если по вспашке нп 20—22 см концентрация С02 в почвенном воздухе в среднем за вегетацию была 0,29%, то по плоскорезпой обработке установлено достоверное снижение углекислого газа до 0.21%, по обработке плугом без отвалов —до 0,19% (ПСР05 = = 0,04%). Следует отметить, что концентрация углекислоты по безотвальным обработкам в почвенном воздухе приближалась к концентрации углекислого газа на некосимой залежи. Отвальные обработки, при которых пожнивные остатки заделываются в почву, активизируя се биологическую активность, повышали концентрацию углекислого газа в почвенном воз-лухе.

Повышение содержания углекислого газа в почвенном профиле сопровождалось увеличением диффузии углекислого газа в приземный слои воздуха. При ежегодной плоскорезной обработке по сравнению со вспашкой на 20—22 см интенсивность продуцирования почвой углекислого газа сократилась на 19%, при ежегодном рыхлении плугом без отвалов — на 21%, что отрицательно отражалось на процессах фотосинтеза. Углубление пахотного слоя свыше 20—22 см уменьшило интенсивность выделения углекислого газа из почвы. При вспашке на 25—27 см выделение углекислого газа было на 5% меньше, чем по вспашке на 20—22 см, при вспашке на 30—32 см — на 8%. при вспашке на 35—37 см — па 14%-

ИЗМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ И ГЛУБИНЕ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ

Нашими исследованиями установлено, что при механической обработке чернозема (с оборотом или без оборота пласта) происходят существенные изменения в интенсивности и

направленности биологических процессов, что в свою очередь обусловливает изменение скорости трансформации органического вещества в обрабатываемом слое.

В годы наблюдений наиболее благоприятные условия для повышения целлюлозоразрушающен активности складывались по вспашке на 20—22 см, где наблюдался максимальный уровень разложения клетчатки в слое 0—40 см. Углубление пахотного слоя свыше 20—22 см снизило интенсивность распада ткани на 5—16%. Обработки почвы без оборота пласта уменьшили целлюлозоразлагающую активность микрофлоры на 7—20%.

Глубокие вспашки, а также безотвальные обработки в большей степени, чем вспашка па обычную глубину, способствовали увеличению численности бактерий, усваивающих минеральные формы азота (КАЛ), расширению отношения микроорганизмов, ассимилирующих минеральные формы азота, к численности аммонифицирующих бактерий (КАА:МПЛ) в слое 0—40 см, что свидетельствует о более глубокой степени минерализации азотсодержащих органических соединений в почве.

Установлено положительное влияние вспашки па глубину от 20—22 до 25—27 см на развитие групп микроорганизмов, участвующих в процессах накопления азота в почве, — нитрифицирующих, клубеньковых, азотобактера, целлюлозоразру-шающих. Дальнейшее углубление пахотного слон, а также применение обработок без оборота пласта не увеличили активности групп микроорганизмов.

Наблюдалось различное распределение по почвенному профилю изучаемых групп микроорганизмов в зависимости от способов и глубины основной обработки. Ежегодная обработка безотвальными орудиями способствовала большей разнокачественное™ обрабатываемого слоя но численности основных групп микроорганизмов по сравнению с ежегодным оборачиванием почвы. Поверхностное распределение органических остатков при обработках без оборота пласта обусловило размещение основной массы микроорганизмов в верхнем слое почвы (0—10 см). По вспашке на 20—22 см наблюдалось более равномерное размещение микроорганизмов в обрабатываемом слое почвы, чем по безотвальной обработке. Углубление вспашки свыше 20—22 см привело к росту численности микроорганизмов в нижних слоях пахотного горизонта (20—30 и 30—40 см) и уменьшению в верхних. Так, по плоскорезной обработке в верхнем (0—10 см) слое почвы

содержалось 38% целлюлозоразлагающих микроорганизмов (в % к слою 0—40 см), в слое 10—20 см — 24%, п слое 20—30 см — 20% и в слое 30—40 см — 18%, при вспашке на 20—22 см распределение по почвенному профилю микроорганизмов было соответственно 31%, 25, 23, 21%, при вспашке на 35—37 см — 26%, 26, 24, 24%.

Анализ уровня активности гидролитических ферментов показал, что углубление пахотного слоя свыше 20—22 см не способствовало активизации уреазной и сахаразной активности почвы. При безотвальных обработках наблюдало:ь снижение активности уреазы, особенно резкое в нижних слоях почвы (20—40 см). В целом слой почвы 0—40 см на вариантах с безотвальными обработками характеризовался более высоким уровнем сахаразной активности.

При длительном применении глубоких вспашек на 30— 35 см и безотвальных обработок почвы окислительно-восстановительные процессы направлены в сторону большей минерализации гумусовых веществ (табл. 1). В связи с этим условно названный коэффициент накопления гумуса (Кг), рассчитанный через отношение активности полпфенолоксидазы и пероксидазы, был выше в варианте со вспашкой на 20— 22 см.

Таблица 1

Влияние глубины и способа обработки почвы на активность окислительно-восстановительных ферментов в слое 0—40 см (1985—1987 гг.)

Активность почвенных ферментов Ежсголпая вспашка на 20—22 см Ежегодная вгпашка на 35 -37 см Разноглубинная обработка в сезообороте плоскорезом Залежь некоси-мая

Катализа, мг 02 на 1 г воздушно-сухой почвы за 3 минуты 18.4 19,2 17,4 14,8

Полифенолоксидаза, мг пурпурогаллина на 100 г воздушно-сухой почвы за 30 минут 58,5 62,8 54,8 56,7

Пероксидаза, мг пурпурогаллина па 100 г воздушно-сухой почвы за 30 минут 72,3 81,7 82,2 71,7

Коэффициент гумусома-коплення (Кг) 0.82 0,77 0,67 0,80

АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ И ГЛУБИНЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И СОЧЕТАНИИ ИХ С УДОБРЕНИЯМИ

Различная активность и направленность микробиологических процессов в почве в зависимости от приемов обработки оказали влияние на пищевой режим чернозема обыкновенного.

Наибольшей мобилизационной способностью в повышении содержания нитратного азота обладает вспашка па глубину 20—22 см. Углубление пахотного слоя свыше 20—22 см приводило к снижению нитратного азота в слое 0 —40 см на 14—23%. При разноглубинной вспашке в севообороте не наблюдалось преимуществ в содержании нитратного азота по сравнению с контролем (вспашка па 20—22 см). Применение обработок без оборота пласта вызывало снижение нитратного азота в слое 0—40 см на 22—30% в конце периода вегетации сельскохозяйственных растений, в начале вегетации различия в содержании нитратного азота в зависимости от способа обработки были минимальными.

Глубокая вспашка способствовала наибольшей миграции нитратного азота за пределы основного корнеобитаемого слоя, что явилось результатом более интенсивной минерализации органического вещества и более глубокой заделки растительных остатков н удобрений. Углубление вспашки с 20—22 до 35—37 см увеличивало содержание нитратного азота в слое почвы 6.0—200 см на 19%. Следовательно, глубокая вспашка на 35—37 см способствует увеличению потерь нитратного азота из корнеобитаемого слоя и вымыванию его в грунтовые воды по сравнению с другими приемами обработки почвы.

Содержание подвижного фосфора и обменного калия в меньшей степени зависит от воздействия различных приемов основной обработки почвы.

Однако в результате длительного применения различных способов и глубины обработки почвы произошло перераспределение доступных форм фосфора и калия в почвенном профиле, что отразилось на доступности элементов минерального питания корням растений. Скопление в верхней части (0—10 см) почвенного профиля растительных остатков и удобрений при ежегодных безотвальных обработках привело к увеличению гетерогенности 40-сантиметрового слоя почвы. При длительном применении обработок без оборота пласта

повысилось содержание Р2О5 н КгО в верхнем слое почвы (О—10 см) и сократилось в нижних слоях. Так, плоскорезная обработка почвы привела к увеличению содержания Р2О5 и К20 на удобренном фоне в слое почвы 0—10 см соответственно до 31,3 и 34,7% (в % к слою 0—40 см), когда по вспашке на 20—22 см содержание фосфора и калия в верхнем слое почвы составило 29,6 и 31,5%, по вспашке на 35—37 см — 24,8 и 25,9%. При вспашке па глубину 20—22 см формируется более гомогенный 20-саптиметровый слой почвы, наблюдается некоторое повышение доступных форм фосфора и калия в слое 20—30 см. Углубление пахотного слоя до 30—35 см уменьшило количество доступных питательных веществ в слое почвы 0—20 см н увеличило в слоях 20—40 и 40—60 см.

Различные способы и глубины основной обработки, влияя на численность и видовой состав микробных популяций, на количество органических остатков, их распределение в почвенном профиле, изменили гумусное состояние почвы.

Анализ данных по содержанию свободных гумпновы.х кислот в слое 0—40 см показал, что в начале вегетации гороха большее их количество было при вспашке на глубину 20— 22 см, в конце вегетации при отвальной обработке до 25— 27 см (табл. 2). Глубокие отвальные обработки на 30—32 и 35—37 см не способствовали увеличению содержания иодвнж-

Таб.шка 2

Влияние различных способов и глубины основной обработки почвы под горох на количество подвижных гумииовых кислот в слое 0—40 см независимо от фона удобренности

(1983—1987 гг.), %

Фазы развития растени

Вариант опыта исходы | созревание

Ежегодная вспашка на 20—22 см (контроль) 0,100 0,105

То же 25—27 см 0,095 0,106

То же 30—32 ем 0,070 0,068

Го же 35—37 см 0.065 0,076

Разноглубинная печатка н севообороте 0,084 0,102

Разноглубинная плоскорезная обработка а севообороте 0.088 0,088

Ежегодное рыхление плугом без отиалоп на 25—27 см 0,062 0,100

ИСР05, % 0,030 0,040

.Залежь иекоеимаи 0,259 0,334

ных гуминовых кислот в слое почвы 0—40 см. При безотвальных обработках наблюдалось снижение содержания гуминовых кислот в оба срока определения. Переменная обработка почвы в севообороте не была более эффективной в повышении количества подвижных гуминовых кислот по сравнению со вспашкой на 20—22 см.

Нашими исследованиями установлено, что длительная безотвальная обработка приводит к большей убыли гумуса в слое почвы 0—40 см по сравнению с контролем (табл. 3).

Таблиц« 3

Влияние различных приемов основной обработки на содержание гумуса в почве по 6 полям опыта независимо от фона удобренности (1985—1987 гг.), %

Слой почвы, см

Вариант опыта 0—10 I

10—20 20-30 30—40 0—40

Ежегодная вспашка на

20—22 см (контроль) 6, «9 6,86 6,64 5,88 6,57

То же 25—27 см 6,92 6,92 6,75 5,96 6,64

То же 30—32 см 6,74 6,72 6,59 6,04 6,52

То же 35—37 см 6,40 6,44 6,30 5,84 6,24

Разноглубинная вспашка

в севообороте 6.84 6,80 6,66 5,94 6,56

Разноглубинная плоско-

резная обработка 6,81 6,79 6,34 5,54 6,37

Ежегодное рыхление

плугом без отвалов на

25—27 см 6,84 6,72 6,48 5,68 6,43

ПСРо-,. % 0,17 0,20 0,22i 0,28 0,19

Залежь некосимая 10,58 9,40 7,48 5,99 8,36

Наиболее существенное снижение количества гумуса по безотвальным обработкам наблюдалось в слоях 20—30 и 30— 40 см, так как в результате поверхностной заделки удобрении, растительных остатков и развития корневой системы в основном в верхнем слое почвы происходит обеднение органическим материалом более глубоких слоев почвы.

Углубление пахотного слоя свыше 25—27 см снижало содержание гумуса в слое 0—40 см. Увеличение показателя степени минерализации растительных остатков (КААгМПА), каталазной и пероксидазной активности по глубоким вспашкам свидетельствует о большей интенсивности и глубине

трансформации органического вещества по этим обработкам почвы по сравнению со вспашкой на меньшую глубину. Вовлечение при глубокой обработке в пахотный горизонт менее гумусированпых слоев почвы (20—30 и 30—40 см), а также распределение при этой обработке пожнивных и корневых остатков в основном в нижней части пахотного слоя и лишь частично в верхней части способствовало существенному снижению содержания гумуса в слоях 0—10 и 10—20 см. В варианте с разноглубинной вспашкой в севообороте содержание гумуса на удобренном и неудобренном фоне в слое 0—40 см было на уровне вспашки на 20—22 см.

Различные способы и глубины основной обработки почвы оказали различное влияние на минерализацию азотсодержащих органических соединений, что сказалось на изменении валового и легкогидролизуемого азота по вариантам опыта. При постоянных безотвальных обработках наметилась тенденция снижения содержания валового и легкогидролизуемого азота в слоях почвы 0—40 и 0—100 см. Установлено, что углубление пахотного слоя свыше 25—27 см не способствует повышению запасов общего азота в почве. Статистически достоверное снижение содержания легкогидролизуемого азота наблюдалось при вспашке на глубину 30—32 и 35—37 см в нижней части 40-сантпметрового слоя почвы.

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ И ГЛУБИНЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В СОЧЕТАНИИ С УДОБРЕНИЯЛ\И НА ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

КУЛЬТУР

Корневая масса возделываемых растений. Длительная обработка без оборота пласта ведет к увеличению основного количества корневых остатков полевых культур в верхнем (0—10 см) слое почвы по сравнению со вспашкой. Пели принять количество корней гороха в слое 0—40 см за 100%, то при ежегодной плоскорезпоп обработке в слое 0—10 см находится 40,6% корневых остатков, в слое почвы 10—20 см — 28,5% и в слое 20—40 см—30.9%; при ежегодной отвальной обработке па 20—22 см в слое 0—10 см находится 28,4% корневых остатков, в слое 10—20 см — 35,3% и в слое 20 — 40 см — 36,2%, при ежегодной отвальной обработке па 35—37 см распределение корней в почвенном профиле было соответственно 27,0%, 24,5, 48,5%.

По озимой пшенице разница в распределении корней по почвенному профилю была менее четкой. Наблюдалось некоторое увеличение корневых остатков в слое почвы 0—10 см по безотвальной обработке. В условиях недостаточного увлажнения пересыхание верхнего 10-саптиметрового слоя при ежегодной безотвальной обработке ведет к снижению урожайности из-за слабого использования сосредоточенных там элементов питания.

При углублении пахотного слоя до 35—37 см наблюдалось увеличение массы корней в слое 20—40 см по сравнению со вспашкой па 20—22 см и уменьшение в слое 0—20 см. Вариант с ежегодной вспашкой на 20—22 см имел максимальную корневую массу в слое 10—20 см как по гороху, так и по озимой пшенице.

Различные способы и глубины основной обработки почвы оказали влияние не только на распределение корней по почвенному профилю, по и повлияли на общую массу корней в слое почвы 0—40 см. Корневая система гороха и озимой пшеницы при вспашке на глубину 20—22 см была более развитой, общая масса ее значительно превосходила массу корней по другим обработкам. Увеличение глубины отвальной обработки до 35—37 см снизило общую массу корневых остатков в слое 0—40 см на 25%, ежегодная плоскорезная обработка уменьшила общую массу корней на 5—32% по сравнению со вспашкой па 20—22 см.

Урожайность гороха и озимой пшеницы. Различные приемы основной обработки почвы оказали влияние на показатели почвенного плодородия, что сказалось на величине урожайности возделываемых культур. В среднем за 3 гола проведение вспашки на 20—22 см повысило урожайность гороха по сравнению с другими приемами обработки почвы независимо от фона удобренности. При сочетании удобрений с отвальной обработкой на глубину 20—22 см получена максимальная урожайность гороха (табл. 4).

Применение безотвального способа обработки почвы иод горох снизило урожайность культуры. В среднем за 3 года снижение урожайности от применения плоскорезной обработки под горох независимо от удобрений составило 13,1%, от применения рыхления почвы плугом без отвалов — 7% по отношению к варианту со вспашкой на 20—22 см. При увеличении доли плоскорезной обработки в севообороте (30%, 60%, 100%) отмечается уменьшение урожайности гороха. Существенное снижение урожайности при применении без-

Таблица 1

Урожайность сельскохозяйственных культур при различных способах I! глубине основной обработки почвы за 1985—1987 гг., т/га

Вариант опыта Горох Озимая пшеница

с удобрениями без удобрении с удобрениями без удобрении

Ежегодная вспашка на 20—22 см

(контроль) 2,3! 1,96 3,45 2,54

То же 25—27 см 2,17 1,97 3,50 2,45

То же 30—32 см 2,07 1,82 3,65 2,40

То же 35—37 см 2,1Т 2,03 3,64 2,50

Разноглубинная вспашка двухъ-

ярусным плугом а севообороте 2,33 2,16 .3,71 2,61

Разноглубинная вспашка в сево-

обороте (30% лемешного луще-

ния под озимые) 2,22 1,72 3,51 2,56

Комбинированная разноглубин-

ная обработка в севообороте

(30% ллоскорезпой обработки) 2,14 1,90 3,41 2,43

Комбинированная разноглубин-

ная обработка в севообороте 2.38

(60% плоскорезноп обработки) 2,03 1,65 3,3}

Разноглубинная плоскорезная об- 2,40

работка в севообороте 1,99 1,72 3,31

Ежегодное рыхление плугом без 2,18

отвалов на 25—27 см 2,14 1,84 3,04

частный

Обра- эффект 0,31 0,35

ботка главный

, эффект 11СРо-„ т/га „„ , .. 0,25 0,25

' частнын

Удоб- эффект 0,24 0,47

ренис главны»

эффект 0,07 0,15

отвальной обработки под горох наблюдалось в 1985 г. в связи с недостатком влаги в весенне-летний период, в результате чего пересыхание верхнего слоя почвы с основным количеством подвижных питательных веществ и массы корней, сосредоточенных в нем, привело к ухудшению условий роста и развития растений. В благоприятном по погодным условиям 1987 г. при рыхлении почвы как плоскорезом, так и плугом без отвалов урожайность гороха была на уровне контроля.

Глубина вспашки существенно не повлияла на урожайность гороха, отмечена тенденция снижения урожайности

при увеличении глубины вспашки свыше 20—22 см независимо от фона удобренности. Максимальная прибавка от удобрений (0,5 т/га) получена в варианте с разноглубинной вспашкой в севообороте, где под горох применялась вспашка на глубину 20—22 см.

Урожайность озимой пшеницы в зависимости от различных способов обработки почвы существенно не различалась, что связано с биологическими особенностями озимых, которые используют элементы питания в позднеосенний и ранне-весенний периоды из верхнего слоя почвы. Однако по мере увеличения насыщения плоскорезной обработкой севооборота (30%, 60%, 100%) урожайность озимой пшеницы снижалась. По сравнению с ежегодной вспашкой на 20—22 см лемешное лущение на 10—12 см не снизило урожайности озимой пшеницы. Обработка почвы лемешными лущильниками была эффективнее плоскорезного рыхления на одинаковую глубину — 10—12 см. В сильно засушливые годы, когда верхний слой пересыхает, осуществить мелкую обработку лемешным лущильником трудно, а зачастую невозможно. Тогда вынужденно применяется рыхление почвы плоскорезами.

Математическая оценка изучаемых в опыте факторов показала, что влияние глубины основной обработки на урожайность озимой гпненицы в годы исследований было несущественным. При увеличении глубины обработки свыше 20—22 см 1! среднем за 3 года на неудобренном фоне в результате выноса менее плодородного слоя на поверхность почвы наблюдалось снижение урожайности культуры. При внесении удобрений прослеживалась тенденция повышения урожайности озимой пшеницы при увеличении глубины вспашки с 20—22 до 30—35 см.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ И ГЛУБИНЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ В СОЧЕТАНИИ С УДОБРЕНИЯМИ

Наиболее экономически эффективной обработкой под горох является вспашка на глубину 20—22 см, которая в среднем за 3 года обеспечила получение максимального условно чистого дохода при минимальной себестоимости продукции. При безотвальных обработках почвы под горох в результате уменьшения урожайности отмечено снижение уровня рентабельности на 16—35%- Проведение отвальной обработки свы-

те 20—22 см под горох требовало дополнительных затрат тяговых усилий, но не приводило к повышению урожайности культуры. Вследствие этого по глубоким вспашкам увеличивается себестоимость 1 ц продукции, снижается уровень рентабельности, особенно на удобренном фоне.

Анализ экономической эффективности приемов основной обработки почвы под озимую пшеницу свидетельствует о преимуществе отвального лущения на 10—12 см перед другими вариантами опыта. При одинаковой урожайности по сравнению со вспашкой на 20—22 см данный прием обработки почвы за счет уменьшения затрат на единицу продукции способствует снижению себестоимости и повышению прибыли на 1 рубль затрат.

Выводы

1. Различные приемы основной обработки чернозема обыкновенного существенно не изменяют плотность и режим влажности почвы.

2. Длительное применение безотвальной обработки оказывает отрицательное влияние на структуру почвы, вызывая распыление верхнего 10-сантиметрового слоя.

3. При ежегодном применении обработки без оборота пласта значительно снижается биологическая активность почвы, особенно в нижней части обрабатываемого слоя. Вспашка на глубину 20—25 см положительно влияет па показатели актуальной биологической активности, а также на развитие важных в агрономическом отношении групп микроорганизмов: клубеньковых, целлюлозоразлагающих, нитрификатов, азотобактера. Углубление пахотного слоя до 30—35 см увеличивает глубину минерализации свежих растительных остатков, повышает активность окислительно-восстановительных ферментов, что ведет к повышению непроизводительных потерь питательных веществ и гумуса.

4. Наибольшей мобилизационной способностью в повышении содержания нитратного азота в 40-сантиметровом слое почвы обладает вспашка на глубину 20—22 см. Углубление пахотного слоя с 20 до 30—35 см увеличивает перемещение нитратного азота за пределы корнеобитаемого слоя. Длительное применение различных способов и глубин основной обработки почвы приводит к перераспределению подвижных форм фосфора и калия в почвенном профиле.

5. Заделка растительных остатков и удобрений в наиболее биологически активный 20—25-сантиметровый слой почвы способствует сокращению потерь гумуса и большему образованию подвижных гуминовых кислот по сравнению с их поверхностным распределением по безотвальной обработке. Длительное применение безотвальной обработки приводит к дифференциации пахотного слоя по плодородию. Углубление пахотного слоя с 20—25 до 30—35 см увеличивает минерализацию органического вещества в почве.

6. Различные приемы основной обработки почвы существенно влияют на расположение корней в почвенном профиле. При плоскорезной обработке количество корней в слое 0—10 см составляет 40,6%, в слое 10—20 см — 28,5 и в слое 20—40 см — 30,9%, при вспашке на 20—22 см распределение корней в почвенном профиле было соответственно 28,4%, 35,3, 36,2%. Поверхностное развитие корней преимущественно в слое 0—10 см при ежегодной безотвальной обработке в условиях недостаточного увлажнения ведет к снижению урожайности.

7. В юго-восточной части Центрально-Черноземной зоны наиболее экономически эффективной обработкой под горох является вспашка на глубину 20—22 см. Применение различных приемов обработки под озимую пшеницу оказывает одинаковое влияние на урожайность, однако экономически целесообразна минимализация при обработке почвы за счет применения под озимую пшеницу лемешного лущения на 10— 12 см. При увеличении доли плоскорезной обработки в севообороте (30%, 60%, 100%) отмечается снижение урожайности гороха и озимой пшеницы.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ НА ПРАКТИКЕ

Наиболее экологически безопасным и экономически обоснованным способом основной обработки почвы под горох является отвальная обработка на глубину 20—22 см. Более эффективной обработкой почвы под озимую пшеницу является лемешное лущение на глубину 10—12 см. Однако в годы, когда невозможно провести качественную обработку почвы лемешным лущильником, необходимо применять поверхностное рыхление почвы безотвальными орудиями на глубину 10—12 см.