Способы основной обработки почвы в севообороте и урожайность подсолнечника

Введение. В условиях периодических засух, которые в последние годы бывают все чаще, и хронического дефицита влаги в почве, а также в решении многоплановой проблемы сохранения и воссоздания плодородия почв, особенная роль принадлежит научно обоснованным технологиям обработки почвы.

Система разноглубинной отвальной обработки, основу которой представляло периодическое применение глубокой пахоты, сыграла позитивную роль в мобилизации естественного плодородия почвы и способствовала общему повышению продуктивности земледелия. Однако по мере интенсификации земледелия существующая система обработки все более вступает в противоречие с объективными законами земледелия, согласно которым правильное использование земли должно способствовать прогрессивному росту ее плодородия [1]. При этом часто отмечается, что разнообразные почвено-климатические условия микрозон южной Степи требуют дифференцированного подхода к определению вопросов создания севооборотов и применения обработки почвы [2].

Исследования, проведенные в разных почвено-экологических зонах Украины, свидетельствуют, что наиболее благоприятные условия для формирования высоких урожаев подсолнечника создаются при применении глубокой основной обработки почвы с оборотом пласта. Замена пахоты на безотвальные способы основной обработки и уменьшение глубины рыхления в подавляющем большинстве исследований приводила к существенному снижению урожайности за счет ухудшения водного и питательного режимов и фитосанитарного состояния посевов [3; 4; 5].

Целью работы являлся поиск путей повышения урожайности культур, в т.ч. и подсолнечника, при минимизации систем основной обработки почвы в севообороте в засушливых условиях южной Степи Украины.

Материалы и методы. Полевые исследования проводились на неполивных землях опытного поля Института орошаемого земледелия НААН Украины в течение 2011–2013 гг. (табл. 1).

Таблица 1

Схема стационарного опыта по определению эффективности применения систем минимизированной основной обработки почвы в шестипольном севообороте

Способ обработки почвы	Культура севооборота, глубина обработки почвы, см
	пар черный	пшеница озимая	рапс озимый	сорго	ячмень яровой	под солнечник
Отвальная вспашка	23–25	12–14	12–14	25–27	18–20	28–30
Безотвальная глубокая обработка	23–25	12–14	12–14	25–27	18-20	28–30
Безотвальная мелкая обработка	12–14	12–14	12–14	12–14	12–14	12–14

Почва опытного поля темнокаштановая среднесуглинистая с содержанием гумуса в пахотном слое 2,2 % и наименьшей влагоемкостью в метровом слое – 21,5 %. Полевая влагоемкость в метровом слое почвы 22,4 %, влажность увядания – 9,5 %. Грунтовые воды залегают глубже 10 м. Размер посевной делянки первого порядка 500 м2, учетной – 50 м2. Расположение делянок систематическое. Повторность в опыте трехкратная. Закладку и проведение опытов, отбор почвенных образцов, анализы и наблюдения проводили согласно общепринятым методикам [6].

Результаты и обсуждение. Количество осадков и запасы продуктивной влаги в почве на посевах подсолнечника по го- дам исследования имели существенное различие (табл. 2).

Таблица 2

Количество осадков и запасы продуктивной влаги на посевах подсолнечника

ИОЗ НААН, 2011–2013 гг.

Год	Количество осадков за период апрель– август, мм	Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы, мм
		посев	уборка
2011	168,4	76,9	6,7
2012	185,0	97,6	14,4
2013	139,6	56,8	8,0

Поэтому в условиях южного земледелия первостепенной задачей является накопление, сохранение и рациональное использование влаги агротехническими приемами.

Способ и глубина обработки почвы в значительной степени изменяют ее физические и водные свойства. В связи с этим в некоторой мере изменяются процессы накопления и сохранения влаги в почве. Изменения агрофизических свойств почвы и фитосанитарного состояния посевов под воздействием механической обработки почвы привели к формированию разных режимов увлажнения и питания растений подсолнечника.

В среднем за годы исследования на полях, отведенных под посев подсолнечника, перед его севом запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы при безотвальной мелкой обработке составляли 77,1 мм, что на 25,3 и 35,6 мм больше, чем в вариантах с безотвальной глубокой и отвальной вспашкой соответственно. В этом же варианте наблюдалось и наибольшее водопотребление за период вегетации – 250,9 мм, что на 9,7 % больше, чем по отвальной вспашке, и на 16,2 % больше по сравнению с глубокой безотвальной обработкой. В такой же зависимости изменялся и полевой транспирационный коэффициент.

Запасы продуктивной влаги в слое почвы 0–30 см, как в начале вегетации растений подсолнечника, так и в среднем за весь период, заметно отличались по вариантам обработки почвы (табл. 3).

Таблица 3

Динамика запасов продуктивной влаги в слое почвы 0–30 см на посевах подсолнечника в зависимости от способа и глубины ее обработки, мм

ИОЗ НААН, 2011–2013 гг.

Способ обработки почвы	Дата отбора образцов почвы				Среднее за весь период
	20– 22.05	20– 25.06	19– 22.07	17– 21.08
Отвальная вспашка	1,5	5,0	-0,7	0,6	1,6
Безотвальная глубокая обработка	1,3	6,6	-0,1	-1,2	1,7
Безотвальная мелкая обработка	3,2	8,1	0,3	0,3	3,0

В зависимости от способа и глубины обработки почвы содержание влаги на 20–22.05 составляло от 1,3 мм (вариант безотвальной глубокой) до 3,2 мм (на варианте с безотвальной мелкой обработкой). Разница между вариантами составила 1,9 мм.

Безотвальная мелкая обработка способствовала лучшему накоплению влаги в слое почвы 0–30 см, и ее среднее содержание за весь период вегетации превышало вариант с безотвальной глубокой обработкой на 1,3 мм, а вариант с отвальной вспашкой – на 1,4 мм. Такое соотношение влаги между вариантами обработки почвы сохранялось практически в течение всего периода вегетации подсолнечника.

Режим увлажнения почвы в посевах подсолнечника повлиял и на прохождение в нем микробиологических процессов. Размещение культур в севообороте и система основной обработки почвы также в некоторой степени воздействовали на этот процесс.

В почве посевов подсолнечника в весенний период численность всех групп микроорганизмов, которые изучались, была самой низкой – 19,66 млн/г – при применении отвальной обработки почвы, а наиболее высокой – 20,47 млн/г – в варианте с безотвальной глубокой обработкой.

Такая тенденция численности общего количества микроорганизмов сохранялась и в течение всего периода вегетации растений подсолнечника.

Прохождение микробиологических процессов в почве, их интенсивность и направленность в значительной степени формируют ее питательный режим. Хотя между этими процессами и не установлена математическая зависимость, но в большинстве случаев они в значительной степени коррелируют между собой.

Количество нитратов под посевами подсолнечника значительно более высокое в сравнение с зерновыми колосовыми культурами. При этом в период вегетации растений подсолнечника количество нитратов в почве изменялось в зависимости от наличия влаги и способов обработки почвы (табл. 4).

Таблица 4

Динамика нитратов в слое почвы 0–30 см под посевами подсолнечника в зависимости от способа и глубины ее обработки, мг/кг

ИОЗ НААН, 2011–2013 гг.

Способ обработки почвы	Дата отбора образцов почвы				Среднее за весь период
	20– 22.05	20– 25.06	19– 22.07	17– 21.08
Отвальная вспашка	28,2	27,8	14,7	38,2	27,23
Безотвальная глубокая обработка	24,8	33,9	10,7	31,7	25,28
Безотвальная мелкая обработка	20,4	46,6	15,0	34,3	29,08

На период созревания наибольшее количество нитратов в почве – 38,2 мг/кг – отмечалось в варианте с отвальной вспашкой, а наименьшее – 31,7 мг/кг – при безотвальной обработке на такую же глубину.

В почве под посевами подсолнечника происходит значительное повышение содержания подвижных форм фосфора сравнительно с зерновыми колосовыми культурами. Это связано, в первую очередь, с повышением кислотности почвы под подсолнечником в результате его корневых выделений. При этом в конце вегетации подсолнечника эти выделения существенно уменьшаются, как их влияние на растворимость фосфатов

Содержание подвижного фосфора в почве как вначале, так и в период вегетации растений подсолнечника было на 2,4– 10,4 % выше в варианте с отвальной вспашкой относительно безотвальной глубокой и безотвальной мелкой обработок почвы.

Изменение питательного режима почвы под действием различных систем обработки почвы в севообороте привело к формированию разного уровня урожая подсолнечника (табл. 5).

Таблица 5

Урожайность и прирост урожая семян подсолнечника в зависимости от применения разных способов и глубины основной обработки почвы, т/га

ИОЗ НААН, 2011–2013 гг.

Способ обработки почвы	Урожайность	Прирост урожая
Отвальная вспашка	2,37	+ 0,41
Безотвальная глубокая обработка	2,24	+ 0,28
Безотвальная мелкая обработка	1,96	0,0
Среднее	2,19

НСР 05        0,27

Более высокое содержание нитратов и подвижного фосфора в варианте с отвальной вспашкой способствовало лучшему формированию урожая подсолнечника. Наивысшая урожайность – 2,37 т/га

– была в варианте, где применялась отвальная вспашка на глубину 28–30 см, а наименьшая – 1,96 т/га – в варианте с мелкой безотвальной обработкой почвы на глубину 12–14 см.

Прирост урожая подсолнечника от применения отвальной вспашки на глубину 28–30 см по сравнению с мелкой безотвальной обработкой почвы на глубину 12–14 см был наивысшим и составил 0,41 т/га, а на варианте с безотвальной обработкой на глубину отвальной вспашки прирост урожая был на уровне 0,28 т/га.

Выводы. В засушливых условиях южной Степи Украины система обработки почвы в севообороте в значительной мере влияет на формирование ее водного и питательного режимов. Безотвальная мелкая обработка способствовала лучшему накоплению влаги в слое почвы 0–30 см.

Более высокое содержание нитратов и подвижного фосфора в варианте с отвальной вспашкой способствовало лучшему формированию урожая подсолнечника.

Следовательно, наиболее эффективным способом обработки почвы под подсолнечник является отвальная вспашка на глубину 28–30 см.