Влияние плотности пахотного слоя на плодородие и урожайность

Вода и воздух: как плотность пашни регулирует дыхание и влагообмен

Физическое строение пахотного слоя определяет, превратится ли потенциальное плодородие почвы в реальный урожай. Для богатых, но требовательных черноземов Кубани плотность — это главный управляемый фактор. Регулируя этот показатель, агроном настраивает водный, воздушный и пищевой режимы поля, что особенно важно в засушливых степных зонах.

Водные свойства почвы зависят от общей скважности и соотношения капиллярных и некапиллярных пор. Слишком рыхлая почва интенсивно теряет влагу из-за испарения в сухие периоды. В чрезмерно плотной почве преобладают мелкие капилляры, которые удерживают воду слишком крепко, делая ее недоступной для корневых волосков. Дополнительно в тонких порах образуются пробки из сорбированной влаги, которые блокируют доступ растений к воде.

Плотность напрямую регулирует и воздушный режим, балансируя содержание воды и воздуха. На суглинистых и глинистых почвах переуплотнение перекрывает доступ кислорода к корням. Практика показывает, что урожай напрямую зависит от сохранения баланса между плотностью пахотного слоя и его аэрацией.

• Оптимальная плотность почвы — около 1,25 г/см³
• Аэрация для нормального роста — 15% от объема почвы
• Критическая плотность почвы — более 1,35 г/см³
• Опасный уровень аэрации — 10% и менее

Питание и тепло: почему в переуплотненной почве «голодают» микробы

Накопление доступных питательных веществ зависит от жизнедеятельности микроорганизмов, которым необходимы оптимальная влажность и воздух. Умеренное уплотнение пашни катками в засушливые периоды помогает сберечь воду от испарения. Это активизирует работу полезных бактерий и ускоряет процессы накопления азота в почве.

Эффект от прикатывания почвы особенно заметен в сухую осень при подготовке поля под озимые по колосовому предшественнику. Сохранение влаги в верхнем слое за счет использования катков резко увеличивает концентрацию доступных нитратов. Результаты полевых измерений перед посевом озимых наглядно иллюстрируют пользу этого приема.

На обыкновенных черноземах прикатывание паров увеличивает количество нитратов на 13,9–27,9 мг на 1 кг абсолютно сухой почвы. Однако этот прием эффективен только при достаточном уровне влажности. Например, на слитом черноземе при влажности 20,4% (при влажности завядания около 19%) нитрификация идет слабо независимо от плотности почвы.

На выщелоченных черноземах накопление азота резко тормозится при общей скважности 47–48%, если доля капиллярных пор составляет около 90% от общей. В таких условиях микробиологические процессы затухают, так как диаметр пор становится слишком мал для развития микроорганизмов. Кроме того, плотность влияет на температуру почвы: уплотненная влажная земля обладает высокой теплоемкостью и весной прогревается медленнее.

Как плотность почвы влияет на температуру и развитие корней

Плотность пахотного горизонта напрямую определяет температурный режим поля. Рыхлое сложение верхней части пашни работает как теплоизолятор: летом температура здесь на 3–5 °С ниже, чем на уплотненных участках. Высокая общая и особенно некапиллярная скважность уменьшают глубину как летнего прогрева, так и зимнего промораживания почвы. Напротив, переуплотнение повышает температуропроводность — тепло передается быстрее, особенно при росте влажности от мертвого запаса до уровня чуть выше влажности разрыва капиллярной связи, когда водная пленка улучшает контакт между почвенными частицами.

Для корневой системы плотность почвы — это физический барьер. Чем глубже уходят корни, тем стабильнее растение переносит засуху в критические фазы развития, когда верхний слой пересыхает. На тяжелых глинистых и суглинистых почвах (в южно-предгорной и западной зонах) переуплотнение блокирует корни сильнее, чем на обыкновенных черноземах. Частично это влияние компенсирует высокая влажность: вода оказывает расклинивающее действие и снижает механическое сопротивление почвы, поэтому в дождливые годы или при орошении вред от высокой плотности менее заметен.

Полевые испытания показывают, что при влажности 20–22% уплотнение до 1,25 г/см³ не мешает корням кукурузы и озимой пшеницы — они растут со скоростью до 6 см в сутки. Однако плотная прослойка толщиной всего 3 см (с плотностью 1,4–1,45 г/см³) задерживает продвижение корней на трое суток. Корни пшеницы более устойчивы к уплотнению, чем кукуруза, но и их рост вглубь прекращается, когда общая скважность падает примерно до 42%. На слитом черноземе при влажности 26% разница еще заметнее: при плотности 0,8 г/см³ корни пшеницы на 18-й день достигают глубины 25,7 см, при 1,2 г/см³ — только 17 см, а при 1,4 и 1,5 г/см³ рост практически останавливается, корни проникают лишь на 0,9 и 0,2 см.

Оптимальные параметры плотности для полевых культур

Требования к сложению пашни зависят от биологии культуры. Пропашным требуется более рыхлая почва, тогда как колосовые зерновые переносят повышенную плотность легче. На выщелоченных черноземах максимальный урожай озимой пшеницы получают при плотности не более 1,3 г/см³ — избыточное рыхление снижает сбор зерна. Для ярового ячменя оптимальный диапазон шире — от 1,1 до 1,24 г/см³, а для сахарной свеклы рамки жестче — строго от 1,1 до 1,2 г/см³ в период вегетации.

• Оптимум для сахарной свеклы — 1,1–1,2 г/см³
• Оптимум для ярового ячменя — 1,1–1,24 г/см³
• Предел для озимой пшеницы — 1,3 г/см³
• Оптимум для кукурузы в сухой зоне — 1,3 г/см³

В засушливых условиях избыточная рыхлость вредна, так как ускоряет потерю влаги. На обыкновенных черноземах в северной зоне кукуруза дает наивысший урожай при плотности около 1,3 г/см³. Аналогично реагирует люцерна: в условиях недостаточного увлажнения самые низкие урожаи она формирует на излишне рыхлой почве, хотя в целом ее реакция на уплотнение как на выщелоченных, так и на обыкновенных черноземах относительно невелика.

Системный подход к обработке почвы

Ни один почвообрабатывающий прием в отдельности не решает всех задач на поле. Чтобы отрегулировать плотность пашни, сберечь влагу и избавиться от сорняков, проходы техники нужно выстраивать в единую технологическую цепочку. Выбор конкретных орудий всегда зависит от почвенно-климатических условий и текущей обстановки на поле в каждый момент времени.

Выбор системы обработки всегда привязан к конкретному полю. Агроном учитывает биологические особенности высеваемой культуры, ее требования к условиям среды и качество предшественника. Особое значение здесь имеют длительно действующие приемы обработки и глубина заделки основного удобрения.

Помимо биологии растений, на выбор технологии влияют внешние условия текущего сезона и технические возможности конкретного хозяйства. Агроному приходится сопоставлять фитосанитарное состояние поля с парком имеющейся техники. При планировании работ обязательно оценивают следующие ключевые факторы:

• почвенно-климатические особенности зоны и погоду в конкретный год;
• засоренность полей, присутствие вредителей и возбудителей болезней;
• техническую оснащенность предприятия — количество, качество и специализацию тракторов и почвообрабатывающих машин.

В условиях Кубани технологию обработки традиционно привязывают к срокам сева. Здесь на практике выделяют две основные Система обработки почвы">системы обработки почвы, каждая из которых зависит от предшественника и времени, оставшегося до посева. Они позволяют подготовить пашню под конкретную группу культур:

• Под озимые культуры (летне-осенняя и предпосевная). Проводится после колосовых, зернобобовых и пропашных предшественников, а также после многолетних трав.
• Под яровые культуры (зяблевая, зимняя и предпосевная). Выполняется после однолетних культур сплошного посева, пропашных, многолетних трав, а также под культуры второго урожая и после их уборки.