Изменение физических свойств тёмно-серой лесной почвы в зависимости от способа основной обработки в условиях Орловской области

Введение. Главной целью интенсификации земледелия является научно обоснованное использование плодородия почв и их производительной способности, предусматривающее природоохранную защиту почв от эрозии, повышение плодородия и устойчивости почв к антропогенным воздействиям [1].

Одним из важнейших и энергетически затратных элементов агротехнологий возделывания сельскохозяйственных культур выступает обработка [2,3]. Чем больше глубина обработки почвы, тем выше уровень затрат энергоресурсов приходится на нее. Также, при обработке различными орудиями посредством механического воздействия на почву изменяются ее химические и физические свойства [4,5,6,7].

Сою называют «царица полей», так как она является одной и ключевых культур мирового сельского хозяйства. Возделывание ее обширно, более чем в 94 странах мира, а в Российской Федерации в 6 федеральных округах [8].

Она широко используется как техническая культура для производства растительного масла, шрота, жмыха, белковых концентратов и изолятов, фосфатидов и на их основе для приготовления различных технических изделий, кормовых высокобелковых добавок, разнообразных полноценных пищевых продуктов, фармацевтических и косметических средств [9].

Опыт мирового земледелия свидетельствует о необходимости дифференцировать обработки почвы в зависимости от  природно климатических условий региона, преобладающих типов почв, биологических особенностей выращиваемых культур, их места в севообороте, структуры Засоренности полей и других факторов [10].

Целью исследований являлось определение влияния различных методов основной обработки тёмно-серой лесной почвы на ее структурное состояние и влагоудерживающую способность в условиях Орловской области.

Методы и материалы исследований. Исследования проводились в 2023-2024 гг. на опытном поле кафедры земледелия, агрохимии и агропочвоведения ФГБОУ ВО Орловский ГАУ в НОПЦ «Интеграция» на площади 6,5 га в условиях полевого стационарного опыта, заложенным доктором сельскохозяйственных наук, профессором Лобковым В.Т. В полевых исследованиях предшествующей культурой сои был овес посевной.

Отсутствие осадков и минимальное количество осадков в мае-июне 2023 года негативно повлияло на прорастание семян сои, что привело к неровным всходам, выравнивание которых удалось только к середине июля. Эти проблемы также вызвали неравномерное созревание семян сои осенью 2023 г. Полевой опыт по обработкам почвы проводился методом организованных повторений в четырехкратной повторности. Делянки размещены систематически, их размер составляет 10 м в длину, 12 м в ширину, общая учетная площадь каждой делянки – 60 м ² . Полевые и лабораторные исследования проводились в соответствии с общепринятыми методами, опубликованными в специализированных источниках [11].

Результаты и обсуждения. В полевом исследовании в процессе вегетационного периода сои проводили исследование агрегатного состава и расчет коэффициента структурности почвы в слое 0-30 см. Структура почвы – совокупность агрегатов различной величины, формы, пористости, механической прочности и водопрочности. Под структурностью почвы понимают ее способность распадаться на агрегаты под влиянием механических воздействий. При оценке структуры различают морфологическое понятие и агрономическое. Для морфологического описания почв С.А. Захаровым разработана классификация структур, включающая три типа (с подразделением на роды): кубовидная (глыбистая, комковатая, ореховатая, зернистая), призмовидная (столбчатая, призматическая), плитовидная (плитчатая, чешуйчатая). Роды делятся на виды по величине агрегатов. Для агрономической оценки структуры Н.И. Саввиновым предложена классификация, согласно которой к агрономически ценным относятся агрегаты размером от 0,25 до 10 мм, более крупные почвенные отдельности считаются глыбистой частью почвы, а более мелкие – рассыпчатой. Эти три рода подразделяются на виды. Исследование почвенной структуры производится путем определения общего количества агрегатов в почве («сухой» метод) и путем определения количества водопрочных агрегатов («мокрый метод»).

Оценка структуры почвы позволяет не только определить ее физические свойства, но и принять меры по улучшению качества почвы. К примеру, путем механического воздействия можно добиться улучшения ее структуры и увеличения плодородия.

Далее следует отметить, что оптимальная структура почвы имеет большое значение для обеспечения высоких урожаев и улучшения плодородия почвы. Агрономически ценные агрегаты способствуют улучшению водопроницаемости и воздухообмена в почве, что в свою очередь позитивно сказывается на росте и развитии растений. Это является важным фактором для сельского хозяйства, поскольку позволяет повысить уровень урожайности и эффективности земледелия.

Кроме того, коэффициент структурности почвы является непосредственным показателем состояния почвенной структуры и ее способности сохранять определенную форму и стабильность под воздействием внешних факторов. Высокий коэффициент структурности свидетельствует о хорошей воздухопроницаемости почвы, ее способности удерживать влагу и питательные вещества, что является важным для здорового роста растений и формирования высоких урожаев.

По данным сухого просеивания рассчитывают коэффициент структурности:

K = А/В где: К – коэффициент структурности,

А – сумма агрегатов размером от 0,25 до 10 мм, % ,

Б – сумма агрегатов < 0,25 и > 10 мм, %

Чем выше К, тем почва лучше оструктурена.

В результат исследований были получены следующие  данные, представленные в таблице 1.

Таблица 1 - Агрегатный состав и коэффициент структурности почвы

Вариант обработки почвы	глубина	∑10-0.25 мм , %	∑ >10-<0.25мм , %	К стр.
1.нулевая	0-30	69,6	30,4	2,29
2. поверхностная	0-30	75,8	24,2	3,13
3.вспашка	0-30	82,2	17,8	4,61

Из проведенного исследования можно сделать вывод, что выбор оптимального метода обработки почвы имеет решающее значение для формирования ее структуры и повышения урожайности. Исходя из полученных результатов, рекомендуется использовать вспашку оборотным плугом Евро Диамант 10 фирмы LEMKEN на глубину 20-22 см для обеспечения наилучшей структуры почвы и максимального количества агрономически ценных агрегатов. Почва с варианта нулевой обработки имела наименьшее количество агрономически ценных агрегатов - 69,6%. Вариант с комбинированной обработкой занимал промежуточные значения -75,8%. Наивысший показатель коэффициента структурности почвы показал вариант со вспашкой оборотным плугом Евро Диамант 10 фирмы LEMKEN на глубину 20-22 см -4,61. Наименьшим он был на варианте с нулевой обработкой почвы – 2,29, и на варианте с комбинированной обработкой почвы показатель коэффициента структурности почвы имел промежуточное значение -3,13.

Избыточная влажность также может негативно повлиять на развитие растений, провоцируя гниение корней и размножение патогенных микроорганизмов. Поэтому важно поддерживать оптимальный уровень влажности, который обеспечивает нормальное функционирование корневой системы и свободный доступ кислорода.

Оптимальная влажность почвы также способствует равномерному распределению удобрений в почвенном профиле и их усвоению растениями. Это обеспечивает здоровый рост, развитие и формирование урожая сельскохозяйственных культур. Контроль влажности является одним из ключевых аспектов, влияющих на успешное прохождение всех фаз роста и развития растений.

В связи с изменяющимися климатическими условиями важно применять инновационные методы и технологии для контроля и поддержания оптимальной влажности почвы. Это может включать в себя использование систем автоматического полива, агрохимических препаратов, а также адаптацию сельскохозяйственных практик к новым реалиям.

В полевых исследованиях влажность почвы определялась по вариантам опыта, которое соответствовало фазе развития основной культуры – ветвление сои. Учитывая, что в этот период наблюдался дефицит осадков и засуха на почве, оптимальным водным режимом характеризовались почвы, имеющие максимальное содержание влаги в поверхностном слое почвы (Таблица 2).

Таблица 2 - Влажность почвы (слой 0-30 см), %

Вариант обработки почвы	Глубина	Влажность почвы, %
1.нулевая	0-30	16,16
2. поверхностная	0-30	18,81
3. вспашка	0-30	21,83

Наибольшая влажность почвы была отмечена на варианте со вспашкой оборотным плугом Евро Диамант 10 фирмы LEMKEN на глубину 20-22 см -21,83%. Меньше всего процент содержания воды на варианте с нулевой обработкой – 16,16%. Вариант с поверхностной обработкой почвы комбинированным культиватором SMARAGD на глубину 14-16 см – показал влажность почвы на уровне 18,81%. Проанализированные нами литературные данные по этому вопросу свидетельствуют о показанной нами закономерности: накопления большего количества влаги вследствие вспашки.

Представленные данные позволяют сделать заключение, что вспашка оборотным плугом Евро Диамант 10 фирмы LEMKEN на глубину 20-22 см способствует накоплению большего количества влаги на фоне остальных вариантов обработки почвы, что наиболее важно в условиях засухи.

Из вышеуказанных результатов исследований можно сделать вывод, что для увеличения влажности почвы рекомендуется использовать вспашку оборотным плугом на определенную глубину. Этот метод позволяет лучше проникать воде в почву и удерживать ее на дольше время, что положительно сказывается на урожайности.

Выводы:

• 1.    Применение оборотного плуга LEMKEN Евро Диамант 10 на глубину 20– 22 см позволило достичь максимального содержание агрономически ценных агрегатов (0,25–10 мм) и наивысшего коэффицента структурности (4,61%). Данный показатель указывает на формирование оптимальной структуры почвы, обеспечивающей эффективный воздухообмен, удержание влаги и доступность элементов питания для растений. При поверхностной обработке зафиксированы средние значения коэффициента структурности (К=3,13), тогда как при нулевой обработке наблюдались минимальные значения (К=2,29), что говорит о снижении устойчивости почвенной структуры к воздействию внешних факторов.

• 2.    В засушливых климатических условиях в период исследований, максимальный уровень влажности почвы (21,83%) наблюдался при способе обработки почвы - вспашки, что обусловлено улучшенной водопроницаемостью и способностью удерживать влагу благодаря оптимальному составу почвенных агрегатов. Наименьшее накопление влаги (16,16%) было отмечено при нулевой обработке, что потенциально может отрицательно влиять на урожайность сельскохозяйственных культур в условиях дефицита влаги.

Заключение. Таким образом, дальнейшие исследования в данной области могут быть направлены на изучение влияния различных методов обработки почвы на ее структуру и урожайность с учетом конкретных климатических и почвенных условий. Важно продолжать работу над оптимизацией методов земледелия с целью повышения эффективности производства и улучшения качества почвенного плодородия. Поддержание оптимальной влажности почвы является важным аспектом успешного сельскохозяйственного производства. Это способствует повышению урожайности, качества продукции и устойчивости растений к неблагоприятным условиям.