Влияние минимальной обработки на агрофизические показатели чернозема

Как минимальная обработка меняет структуру чернозема

Переход от классической отвальной вспашки к поверхностной обработке или прямому посеву (No-Till) напрямую влияет на водный, воздушный и питательный режимы почвы. Для выщелоченного малогумусного сверхмощного тяжелосуглинистого чернозема этот вопрос стоит особенно остро, так как его физические свойства изначально ограничивают продуктивность культур.

В естественном состоянии пахотный горизонт (0–30 см) этого типа почвы обладает следующими агрофизическими показателями:

• Содержание гумуса — 3,5–4,5 %
• Плотность почвы — 1,22–1,32 г/см³
• Общая скважность — 49–53 %
• Влагоемкость — 28,1–30,4 %
• Влажность завядания — 15,8–16,4 %

В подпахотном корнеобитаемом слое условия для растений ухудшаются: плотность повышается до 1,36–1,44 г/см³, общая скважность падает до 46 %, а влагоемкость снижается до 23,5 %. Отказ от механической обработки ускоряет уплотнение этих горизонтов.

По данным многолетних полевых испытаний в 11-польном зернопропашном севообороте (ведется с 1999 года), после 11 лет прямого посева без обработки плотность почвы в слое 0–30 см даже в начале весны при достаточной влажности (22–24 %) составляла 1,32–1,35 г/см³, а твердость — 34–37 кг/см². Это превышает показатели отвальной вспашки на 0,04–0,07 г/см³ по плотности и на 9–13 кг/см² по твердости.

Динамика плотности почвы под озимыми и пропашными культурами

Плотность почвы колеблется в течение всего вегетационного периода. На посевах озимых колосовых культур наиболее рыхлое сложение отмечается в начале весенней вегетации: от 1,24 г/см³ на вспашке до 1,28 г/см³ на варианте без обработки почвы.

В течение сезона под озимыми почва постепенно уплотняется. К фазе колошения на вспашке плотность составляет 1,32 г/см³, что ниже прямого посева на 0,07 г/см³, а поверхностной обработки — на 0,04 г/см³. Перед уборкой плотность возрастает на всех вариантах, но вспаханные участки остаются наиболее рыхлыми.

При выращивании пропашных культур (соя, кукуруза, подсолнечник и сахарная свекла) оптимальная плотность почвы поддерживается только при отвальной обработке в системе улучшенной зяби. Даже при иссушении почвы до влажности завядания в конце вегетации плотность пахотного слоя здесь не превышает 1,28–1,30 г/см³. На поверхностной обработке во второй половине лета почва переуплотняется выше оптимума на 0,05–0,07 г/см³.

На посевах сахарной свеклы (по средним данным за 2008–2010 гг.) идет постепенное уплотнение по всем горизонтам пахотного слоя. В верхнем слое (0–10 см) плотность остается в пределах нормы (1,08–1,25 г/см³) при любых технологиях. При этом на отвальной вспашке и поверхностной обработке в начале вегетации фиксируют минимальные показатели плотности — 1,08–1,13 г/см³.

                                   Плотность почвы, г/см3 в слое
    Обработка почвы
                          0–10 см        10–20 см   20–30 см   0–30 см
                            в начале вегетации
 Отвальная вспашка на
                            1,08           1,16       1,23         1,16
 30–32 см (контроль)
 Поверхностная обра-
                            1,13           1,25       1,29         1,22
 ботка на 8–10 см
 Прямой посев               1,19           1,26       1,28         1,24
                        в середине вегетации
 Отвальная вспашка на
                            1,19           1,23       1,25         1,22
 30–32 см (контроль)
 Поверхностная обра-
                            1,19           1,26       1,34         1,27
 ботка на 8–10 см
 Прямой посев               1,25           1,30       1,37         1,30
                           перед уборкой
 Отвальная вспашка на
                            1,19           1,25       1,29         1,24
 30–32 см (контроль)
 Поверхностная обра-
                            1,24           1,29       1,36         1,29
 ботка на 8–10 см
 Прямой посев               1,22           1,32       1,38         1,31

На варианте с прямым посевом плотность сложения почвы была наиболее высокой – 1,19 г/см3,что больше, чем на других вариантах опыта, на 0,06–0,11 г/см3.

Междурядные обработки проводимые в течение вегетации сахарной свеклы способствовали поддержанию плотности сложения верхнего слоя почвы (0–10 см) по изучаемым вариантам в оптимальных параметрах. Однако во все периоды наблюдений на варианте с прямым посевом плотность почвы отличалась более высокими показателями. В более глубоких слоях рыхление почвы не проводилось, что привело к её уплотнению по всем вариантам опыта. Закономерность повышения плотности почвы отмечена от начала вегетации сахарной свеклы до её уборки.

Худшие условия для формирования корнеплодов наблюдались при поверхностной обработке почвы и особенно на варианте прямого посева, здесь плотность почвы в слое 10–20 и 20–30 см колебалась от 1,25 до 1,36 г/см3 при показателе на контроле (отвальная вспашка) – 1,23–1,25 г/см3.

Таким образом, проведенными исследованиями установлено, что плотность сложения пахотного слоя почвы по вспашке в среднем за три года была оптимальной для роста и развития растений сахарной свеклы и колебалась от 1,16 до 1,31 г/см3. Более высокие показатели наблюдались на вариантах с поверхностной обработкой почвы и, особенно при прямом посеве.

Ухудшение агрофизических свойств при минимализации обработки почвы отрицательно влияло на водный, воздушный и пищевой режимы под культурами севооборота.

Так, под посевами сои, кукурузы и подсолнечника в середине вегетации общая пористость почвы в вариантах со вспашкой составляла 49–51 %, а при нулевой обработке она уменьшалась на 4–7 %. Содержание воздуха в общем объеме пор при отвальной обработке составляло – 20–28 %, а при посеве без обработки оно было на 6–8 % меньше.

При первой ротации севооборота лучшие показатели структуры почвы наблюдались при выращивании гороха на зерно и следующей за ним озимой пшеницы. При ее посеве в пахотном слое наиболее высокие показатели коэффициентов структурности почвы (2,4–2,6) были в вариантах с отвальной, а также поверхностной полупаровой обработкой почвы.

На участках прямого посева пшеницы после гороха в начале вегетации коэффициенты структурности почвы были на 0,4–0,6 пунктов меньше, в сравнении с вышеуказанными способами ее обработки.

На пропашных культурах наблюдалась иная тенденция динамики агрегатного состава почвы. Наиболее высокие показатели коэффициентов структурности почвы (1,6–2,4) при различных способах ее обработки были в начале вегетации. К уборке пропашных культур наблюдалось заметное ухудшение агрегатного состава почвы.

Во все сроки определения более агрономически ценная структура почвы на пропашных культурах наблюдалась в вариантах с отвальной зяблевой обработкой.

На варианте с прямым посевом получены самые низкие показатели структуры почвы. Постоянная поверхностная или мелкая зяблевая обработка почвы дисковыми орудиями приводила к увеличению в ней содержания пыли до 9–11%, что в 1,5–2,0 раза больше, чем при отвальной и нулевой ее обработках.

За период первой ротации полевого севооборота установлено, что различные способы обработки почвы при внесении N120P60К40 не одинаково влияли на урожайность полевых культур. В группе колосовых и зернобобовых культур меньше всего реагировал на минимализацию обработки почвы горох.

Урожайность зерна этой культуры при прямом посеве (19,3 ц/га) лишь на 1,5 ц/га уступала данному показателю по отвальной обработки почвы.

Более значительный недобор урожайности зерна с 1 га получен при прямом посеве (без обработки почвы) у озимого ячменя, по сравнению с озимой пшеницей. У нее снижение урожайности зерна при прямом посеве по разным предшественникам составляло 610 ц/га, а у ячменя – 12 ц/га.

В группе пропашных культур существенное снижение урожайности в сравнении с традиционной технологией выращивания наблюдалось у сахарной свеклы при ее прямом посеве.

В меньшей степени в сравнении с отвальной зяблевой обработкой почвы снижалась урожайность зерна кукурузы и сои при прямом посеве. При минимализации обработки почвы среди пропашных культур этот показатель меньше всего снижался у подсолнечника.