UDC 631.6
CSCSTI 68.31
Russian Classification of Professions by Education 35.00.00
Russian Library and Bibliographic Classification 4
Russian Trade and Bibliographic Classification 5607
BISAC TEC003000 Agriculture / General
The research was carried out at «Ruchevskoye-I» in the Rzhevsky district of the Tver region on newly developed sod-podzolic lands of light loamy granulometric composition. The experiments were conducted on winter wheat crops in the period from 2015 to 2019. It has been established that minimal tillage provides reliable decompression of only the sown soil layer of 0-10 cm, with which a strong correlation is noted (r = 0.71...0.76); dump plowing contributes to a steady decrease in the density of the arable horizon of 0-20 cm (r = 0.82...0.87), and chiseling reduces the density of the root layer of 0-40 cm (r = 0.74...0.79). The maximum yield of winter wheat grain was obtained by applying calculated doses of mineral fertilizers according to the chiseling background – 4,506 t/ha.
melioration, sod-podzolic soil, mechanical tillage, soil density, Non-chernozem zone.
Важнейшим условием повышения продуктивности сельскохозяйственных культур при возделывании на повторно осваиваемых деградированных землях Нечерноземной зоны является увеличения энергетического потенциала пахотного слоя, что достигается заделкой в корнеобитаемый горизонт соломисто-пожнивных остатков выращиваемых растений, а также всех видов органических и минеральных удобрений [1,2].
В поддержании энергетической устойчивости агроэкосистемы на таких землях важная роль отводится приемам механической обработки почвы, которые должны обеспечивать равномерное распределение по профилю почвы поступающих органических и минеральных веществ, создавать оптимальные условия для нормализации питательного, температурного и водно-воздушного режимов, отвечающих биологическим требованиям сельскохозяйственных культур [3].
К важнейшим агрофизическим показателям почвенного плодородия, которые оказывают значительное влияние на рост, развитие и урожайность посевов, относится плотность почвы. Этот показатель имеет важное производственное значение, поскольку он определяет плотность твердой фазы, скважность, а также общий и продуктивный запас влаги в пахотном слое. Для оптимального формирования зерновой продуктивности озимой пшеницы плотность почвы должна находиться в интервале 1,05…1,30 г/см3 [4].
Цель исследований. Изучить влияние способов механической заделки удобрений на плотность почвы осваиваемых земель и урожайность зерна озимой пшеницы в условиях Нечерноземной зоны России.
Место и методика исследований. Опыты проводили в Iой ротации плодосменного зернопропашного севооборота в период с 2015 по 2019 гг. на повторно освоенных землях ООО «Ручьевское-I» Ржевского района, Тверской области, вышедших из оборота в 1994 г. В 2011 г. были проведены культуртехнические мероприятия, восстановлена открытая мелиоративная система, выполнено раскисление почвы до pH 5,5 ед., дважды (2013 и 2014 гг.) осуществлен посев вико-овсяной смеси с заделкой её на сидерат для выравнивания плодородия осваиваемых земель. Агрохимическая характеристика почвы: содержание гумуса 1,76…1,78 мг/кг – очень низкое; Р205 106..109 мг/кг – повышенное; К20 90…100 мг/кг – среднее; рНKCl 4,88… 5,00 ед. – слабокислая.
Расчет доз минеральных удобрений под запланированную урожайность (для озимой пшеницы-сорт Скипетр – 4,5 т/га) выполнен по методике М.К. Каюмова [5], которые вносили дробно: под основную обработку – 50%, при посеве – 25% и в подкормки – 25%. Жидкие стоки в дозе 80 м3/га заделывали с помощью технологии гибких шланговых систем под предпосевную обработку. Твердую фракцию навоза с нормой 40 т/га распределяли по делянкам при помощи прицепа-разбрасывателя ПРТ–10. Все виды удобрений вносили по фону измельченных соломисто-пожнивных остатков предшественника и заделывали в пахотный слой осваиваемых земель тремя способами: дисковыми лущильниками на глубине 7–10 см, отвальными плугами на 18–20 см и чизельными орудиями на 27–30 см.
Жидкие стоки в среднем содержали: сухие вещества – 3,0%, азот общий – 0,1%; фосфор подвижный – 0,03 %; калий обменный – 0,28%; рН – 7,4 ед. Твердая фракция навоза имела: сухие вещества – 35…40%; азот общий – 0,54%; фосфор подвижный – 0,29%; калий обменный – 0,60 %; рН – 7,9 ед.
Опыт заложен в 4-х кратной повторности методом рандомизированных повторений. Площадь посевной делянки – 240 м2, учетной 180 м2.
Учет урожая проведен сплошным способом с каждой учетной делянки и пересчитан на стандартную влажность: для зерна – 14%, для побочной продукции – 16%. Статистическая обработка полученных данных осуществлена методом дисперсионного и корреляционного анализов в изложении Б.А. Доспехова [6].
Результат исследований. Изучена динамика плотности почвы за ротацию 5-ти польного совооборота на посевах озимой пшеницы, идущей после кукурузы на силос, при разных системах удобрения и способах их заделки. Результаты приведены в табл. 1, где числитель – исходное значение плотности почвы, а знаменатель – в конце ротации.
Установлено, что способы механической заделки удобрительных средств оказывают большее влияние на плотность почвы по слоям корнеобитаемого горизонта, чем система удобрения. Вместе с тем следует отметить, что максимальное снижение плотности почвы в посевном слое 0–10 см наблюдается при минимальной обработке дисковыми орудиями на глубину 7–10 см. Однако достоверное уменьшение данного показателя (-0,09–0,10 г/см3) характерно при заделке в качестве основного удобрения органических отходов свинокомплекса в безопасных дозах. На контрольном варианте, где вносились только измельченные соломисто-пожнивные остатки предшественника (кукуруза на силос), а также при заделке расчетных доз минеральных удобрений на запланированную урожайность снижение плотности почвы в слое 0–10 см укладывается в статистическую погрешность опыта (-0,05…-0,06 г/см3 при НСР05=0,06…0,07 г/см3).
Также установлено, что заделка всех видов удобрений дисковыми орудиями вызывает тенденцию увеличения плотности почвы по мере углубления почвенных горизонтов. Так, в слое 10–20 см плотность почвы возросла относительно исходного значения на 0,01…0,04 г/см3, в слое 20–30 см на 0,01…0,05 и в слое 30–40 см на 0,03…0,07 г/см3 при НСР05 = 0,7…0,9 г/см3.
На основании анализа данных, полученных по фону отвальной вспашки можно заключить, что при таком способе заделки соломисто-пожнивных остатков и удобрений отчетливое снижение плотности почвы характерно для пахотного слоя 0–20 см, которое составило: в слое 0–10 см -0,03…-0,04 г/см3 и в слое 10–20 см -0,01…-0,04 г/см3. В слое 20–30 см уменьшение данного показателя на -0,04 г/см3 обнаружено лишь при заделке твердой фракции навоза, в то время как внесение жидких стоков свиноводческого комплекса и расчетных доз минеральных удобрений способствовало увеличению плотности почвы на 0,01…0,02 г/см3 по сравнению с первоначальным показателем.
Таблица 1. Комплексное влияние способов механической заделки и удобрений на плотность почвы (г/см3)
|
Система удобрения (фактор А) |
Способ заделки (фактор В) |
|||||||||||||
|
Минимальная обработка на 7–10 см |
Отвальная вспашка на 18–20 см |
Чизелевание на 27–30 см |
||||||||||||
|
0-10 |
10-20 |
20-30 |
30-40 |
0-10 |
10-20 |
20-30 |
30-40 |
0-10 |
10-20 |
20-30 |
30-40 |
|
||
|
1. Контроль без удобрений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Расчетные дозы минеральных удобрений +Р10 при посеве |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Жидкие стоки 80 м3/га +Р10 при посеве |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Твердая фракция навоза 40 т/га +Р10 при посеве |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
НСР05 |
Для А |
0,07 |
0,08 |
0,08 |
0,09 |
|
||||||||
|
Для В |
0,06 |
0,07 |
0,07 |
0,08 |
|
|||||||||
|
Для АВ |
0,11 |
0,13 |
0,13 |
0,15 |
|
|||||||||
В слое 30–40 см при отвальной вспышке повышение плотности почвы отмечено по всем фонам заделки удобрений (+0,01…+0,03 г/см3) за исключением внесения твердой фракции навоза, где данный показатель остался на уровне исходного значения.
Применение глубокого безотвального рыхления на 27–30 см с помощью чизелевания обеспечивает уменьшение плотности почвы по всему корнеобитаемому слою. Так, на контрольном варианте снижения составило в пахотном горизонте 0–20 см -0,02 г/см3, а в подпахотном 20–40 см -0,02…-0,03 г/см3; при заделке расчетных доз минеральных удобрений, соответственно -0,01…-0,02 и -0,01…0,03 г/см3 при внесении жидких стоков -0,02…-0,04 и -0,01…-0,03 г/см3; при запашке твердой фракции навоза -0,03…-0,04 и -0,04…-0,06 г/см3.
Следовательно, наибольшее положительное влияние на снижение плотности подпахатного слоя осваиваемых залежных земель оказывает чизелевание по фону внесения твердой фракции навоза.
На основании расчета коррелятивной зависимости между плотностью корнеобитаемого слоя и системой удобрения доказано, что глубина заделки удобрительных средств оказывает различное влияние на степень сопряженности между ними.
Наибольшее значение в оптимизации плотности почвы корнеобитаемого слоя по фону изученных систем удобрения оказывает способ заделки удобрений. Так, при использовании минимальной обработки сильная степень сопряженности обнаружена лишь в посевном слое 0–10 см (r = 0,71…0,76 ед.), в то время как в нижележащих почвенных горизонтах она находилась на уровне слабой отрицательной зависимости (r = -0,08…-0,12 ед.)
Применение отвальной вспашки обеспечивает сильную положительную коррелятивную зависимость лишь в пахотном слое 0–20 см (r = 0,82…0,87 ед.), в то время как в подпахотном слое она снизилась до r = 0,10…0,25 ед.
Чизельная обработка способствует разуплотнению всего корнеобитаемого слоя 0–40 см при r = 0,74…0,79 ед.
Минимальная урожайность зерна озимой пшеницы в среднем за ротацию севооборота получена на контрольном варианте без внесения удобрений при минимальной обработке – 1,506 т/га. По мере углубления обработки отмечена тенденция увеличения урожайности, которая составила 1,552 т/га на фоне традиционной отвальной вспашки (+0,046 т/га к минимальной) и 1,578 т/га с применением чизелевания (+0,072 т/га), что при НСР05 = 0,211 т/га является недостоверной величиной.
Таким образом можно заключить, что продуктивность посевов озимой пшеницы, при всех способах обработки почвы в значительной степени зависит от системы удобрения. Так, по фонам изученных обработок урожайность зерна при разных уровнях минерального питания растений увеличилась относительно контроля в 2,5…2,9 раза, что во всех случаях явилось существенной прибавкой. Среди способов обработки лучшие результаты достигнуты от применения чизелевания на глубину 27–30 см, однако достоверных различий между вариантами заделки удобрительных средств в пахотный горизонт осваиваемых земель нами не установлено, поскольку не была достигнута оптимальная плотность пахотного (1,1…1,2 г/см3) и подпахотного (1,3…1,4 г/см3) слоев почвы.
В табл. 2 приведены результаты влияние способов заделки и удобрений на плотность слоя почвы 0–40 см (знаменатель) и урожайность зерна озимой пшеницы (числитель). В среднем за ротацию севооборота максимальная урожайность зерна стандартной влажности получена при её возделывании с внесением расчетных доз минеральных удобрений по фону чизелевания – 4,506 т/га. При такой же системе удобрения, но с применением минимальной обработки дисковыми орудиями урожайность зерна составила 4,317 т/га (-0,189 т/га), а с использованием отвальной вспышки – 4,467 т/га (-0,039 т/га к чизельной обработке), что при НСР05 = 0,211 т/га укладывается в статистическую погрешность опыта.
Внесение в качестве основного удобрения жидких стоков свиноводческого комплекса в дозе 80 м3/га в сочетании с припосевным внесением Р10 кг д. в./га позволило также получить высокую урожайность зерна этой культуры при их заделке чизельными орудиями – 4,237 т/га. При заделке твердой фракции навоза чизельными орудиями урожайность составила – 4,039 т/га, что на 0,095 т/га выше, чем от применения отвальной вспашки и на 0,201 т/га по сравнению с минимальной обработкой. Тем не менее, существенной разницы между заделкой жидких стоков и внесением под основную обработку почвы твердой фракции навоза не установлено, поскольку при всех способах обработки отклонения по урожайности зерна составили -0,185…-0,209 т/га, что соответствует ошибке опыта.
Таблица 2. Влияние способов механической заделки и удобрений на плотность слоя почвы 0–40 см (г/см3) и урожайность зерна озимой пшеницы (т/га)
|
Система удобрения (фактор А) |
Способы заделки (фактор В) |
|||
|
Минимальная обработка на 7-10 см |
Отвальная вспышка на 18-20 см |
Чизелевание на 27-30 см |
||
|
1. Контроль (без удобрений) |
|
|
|
|
|
2. Расчеты дозы минеральный удобрений + Р10 при посеве |
|
|
|
|
|
3. Жидкие стоки 80 м3/га + Р10 при посеве |
|
|
|
|
|
4. Твердая фракция навоза + Р10 при посеве |
|
|
|
|
|
НСР 05 |
Для А |
0,250 |
|
|
|
Для В |
0,093 |
|
||
|
Для АВ |
0,305 |
|
||
На основании расчета коррелятивной зависимости в условиях Нечерноземной зоны с достаточной влагообеспеченностью не установлено достоверной степени сопряженности между плотностью корнеобитаемого слоя 0–40 см и урожайностью зерна озимой пшеницы (r = 0,11…0,18 ед.). По нашим расчетам зерновая продуктивность этой культуры зависит в основном от обеспеченности посевов доступными формами азота, поскольку коэффициент корреляции между продуктивностью пшеницы и обеспеченностью посевов доступным азотом в среднем по фонам заделки составляет 0,76…0,79 ед.
Выводы
1. При освоении малопродуктивных дерново-подзолистых земель Нечерноземной зоны, легкосуглинистых по гранулометрическому составу установлено, что способ механической заделки удобрений оказывает более значимое положительное влияние на разуплотнение корнеобитаемого слоя, чем система удобрения. При этом максимальное снижение плотности посевного слоя 0–10 см (-0,05…-0,10 г/см3) отмечено при минимальной обработке дисковыми орудиями на глубину 7–10 см, в то время как применение отвальной вспашки на 18–20 см обеспечивает уменьшение плотности пахотного горизонта на -0,01…-0,04 г/см3, а чизелевание способствует разуплотнению всего корнеобитаемого слоя на -0,01…-0,02 г/см3 относительно исходного значения.
2. Наиболее положительное влияние на снижение плотности корнеобитаемого слоя 0–40 см оказывает чизельная обработка по фону внесения твердой фракции навоза, при которой установлена сильная степень сопряженности (r = 0,74…0,79 ед.).
3. Максимальная урожайность зерна озимой пшеницы стандартной влажности получена при её возделывании с внесением расчетных доз минеральных удобрений по фону чизелевания – 4,506 т/га. Тем не менее, зерновая продуктивность этой культуры зависит в основном от обеспеченности посевов доступными формами азота, между которыми установлено наличие сильной корреляционной зависимости (r = 0,76…0,79 ед.).
1. Involvement in the production cycle of decommissioned agricultural lands of the Non-Chernozem zone: scientific and practical recommendations / V. A. Shevchenko, A.M. Solovyov, G. I. Bondareva [et al.]. Moscow: FNTS VNIIGiM named after A.N. Kostyakov, 2023. — 20 p. — ISBN 978-5-907464-48-3.
2. Kireicheva L.V., Khokhlova O.B. Assessment of the energy resource of degraded soils of agricultural lands // Agrochemical Bulletin. — 2019. — No. 3. — pp. 21-27
3. Shevchenko V.A., Matyuk N.S., Solovyov A.M., Bondareva G.I., Popova N.P. Regulation of the balance of flows of biogenic elements in agroecosystems of cultivated and old arable lands of the Non-Chernozem zone. Moscow: VNIIGiM named after A.N. Kostyakov. - 2022. — 161 p.
4. Maksimenko V.P. Complex reclamation of compacted soils on irrigated lands / V.P. Maksimenko. Moscow: VNIIGiM named after A.N. Kostyakov, 2022. 277 p. ISBN 978-5-907464-16-2.
5. Kayumov M.K. Handbook of crop programming. Moscow: Rosselkhoznadzor. — 1977. — 188 p.
6. Dospekhov B.A. Methodology of field experience (with the basics of statistical processing of research results). — 6th ed., stereotype. — M.: Publishing house Alliance, 2011. — 352 p., ill.
