Влияние обработки почвы на структурное состояние агрочернозема Красноярской лесостепи

Введение. В последние годы сельскохозяйственная наука большое внимание уделяет вопросам эффективности различных приемов основной обработки почвы с точки зрения минимизации земледелия и снижения прямых затрат на получение продукции земледелия [1–5]. Сохранение и воспроизводство почвенного плодородия являются важнейшим условием эффективности сельскохозяйственного производства и неразрывно связаны с обработкой почвы [6]. Основная обработка почвы является фактором воздействия на строение пахотного слоя, существенно изменяя его физические свойства [7]. Чрезмерная обработка почвы с оборотом пласта, в агрегате с большегрузными тракторами может негативно сказываться на агрофизических свойствах почвы, вызывать ее уплотнение, нарушение сложения [8]. По мнению ряда исследователей, длительное применение прямого посева, плоскорезной обработки приводит к дифференциации агрофизических, агрохимических и биологических свойств почвенного слоя по профилю [9–11].

Цель исследования – оценить влияние приемов основной обработки на структурное состояние агрочернозема Красноярской лесостепи.

Объекты и методы. Исследование проведено в 2013–2015 гг. в условиях полевого опыта на стационаре «Минино» Красноярского научноисследовательского института сельского хозяйства, расположенного в Красноярской лесостепи. Объекты исследования – агрочернозем криогенно-мицелярный маломощный среднесуглинистый и пятипольный полевой севооборот (пар – пшеница – рапс – ячмень – овес). Почва опытного участка в слое 0–20 см характеризовалась высоким содержанием гумуса

(7,9–9,6 %), слабощелочной реакцией среды (рНн 2 о 7,1–7,8), высокой суммой обменных оснований (40,0–45,2 м-экв/100 г).

Исследование проведено на трех блоках основной обработки почвы: I – отвальная вспашка на глубину 20–22 см; II – минимальная обработка дискатором на глубину 10–12 см; III – прямой посев (нулевая обработка). Культуры размещены на фоне применения минеральных удобрений со стартовой дозой N 30 Р 30 . Посевы зерновых культур с учетом доминирования широколиственных сорняков в фазу кущения обрабатывали гербицидом «Магнум», ВДГ, в дозе 0,01 кг/га. В опыте использовали сорта, рекомендованные к возделыванию в Красноярском крае: пшеница – Алтайская 70, ячмень – Буян, овес – Саян. Размещение вариантов опыта – систематическое, повторность – 3-кратная. Учетная площадь делянки – 100 м². Повторность отбора образцов и аналитических определений – 3-кратная. Почвенные образцы отбирали в слоях 0–10, 10–20 см. Сроки отбора образцов были приурочены к фазам развития культуры: июнь (всходы), июль (колошение), август (молочная спелость). В почвенных образцах определяли структурный состав по Сав-винову [12]. Результаты аналитических определений обработаны методами дисперсионного анализа и описательной статистики [13].

Результаты и их обсуждение. При любой обработке почвы наряду с крошением на макроагрегаты идет их же разрушение, и эффективность обработки определена тем, какой из двух процессов превалирует. По мнению В.Н. Шептухова с соавт. [14], возможность минимизации обработки определяется направленностью изменения структуры с целью недопущения негативных последст- вий применения этих технологий и возможности быстрого перехода на другую агротехнику возделывания сельскохозяйственных культур.

Содержание агрономически ценных фракций в агрочерноземе паровых полей свидетельствовало об отличной оструктуренности почвы с сезонной динамикой показателя от 1 до 25 %

(табл. 1). Исследованием установлено, что в вегетационный сезон 2013 г. максимальное количество ценных агрегатов сформировалось в поле химического пара (78–76 %). В 2014–2015 гг. лучшая оструктуренность почвы формировалась в условиях вспашки парового поля (72–78 %).

Таблица 1

Прием обработки	Слой почвы, см	2013 г. (n = 3)		2014 г. (n = 3)		2015 г. (n = 3)		Среднее за 2013–2015 гг.
		X	Cv, %	X	Cv, %	X	Cv, %
Отвальная	0–10	74,7	8	78,2	10	77,3	7	76,7
	10–20	69,3	25	77,8	13	72,1	4	71,3
Минимальная	0–10	71,3	1	75,0	7	73,0	21	73,1
	10–20	69,7	14	75,6	6	73,7	13	73,0
Нулевая	0–10	78,3	17	76,6	13	73,7	16	76,2
	10–20	75,9	12	70,4	17	68,2	6	71,5

Здесь и далее : X – среднеарифметическое значение; Cv – коэффициент варьирования.

Статистические показатели содержания агрономически ценных агрегатов в агрочерноземе паровых полей, %

Оценка среднесезонной величины содержания агрономически ценной фракции в агрочерноземе паровых полей, обрабатываемых по различным технологиям, показала отличную оструктуренность почвы. Отвальная и нулевая обработка почвы в равной степени определила дифференциацию 0–20 см слоя по содержанию АЦФ. Максимальное количество ценных агрегатов, достигающее 76 %, отмечалось в поверхностном 0–10 см слое. В слое 10–20 см установлено снижение АЦФ на 4–6 %. Минимальная обработка формировала гомогенный 0–20 см слой по структурному состоянию.

Структурное состояние почвы агроценоза пшеницы изменялось по годам исследования от хорошего до отличного уровня (табл. 2). В вегетационный сезон 2013 г. на фоне вспашки отмечалось сезонное варьирование агрономически ценных фракций до 20–28 % и существенное снижение их количества до удовлетворительного уровня (47–54 %) в июльский период (НСР 05 = 17,9–22,0).

Таблица 2

Прием обработки	Слой почвы, см	2013 г. (n = 3)		2014 г. (n = 3)		2015 г. (n = 3)		Среднее за 2013–2015 гг.
		X	Cv, %	X	Cv, %	X	Cv, %
Отвальная	0–10	66,2	28	60,9	13	83,6	4	70,2
	10–20	66,2	20	70,5	4	76,8	5	71,2
Минимальная	0–10	65,1	23	75,9	8	77,9	11	73,0
	10–20	70,1	14	66,8	4	69,2	6	68,7
Нулевая	0–10	62,0	21	75,5	20	70,9	12	69,5
	10–20	70,5	8	69,7	17	70,6	6	70,3

Статистические показатели содержания агрономически ценных агрегатов в агрочерноземе в посевах пшеницы, %

Удовлетворительная оструктуренность почвы агроценоза пшеницы отмечалась и в 2014 г. Незначительная и небольшая сезонная динамика содержания АЦФ по слоям (Сv = 4–12 %) и отличным структурным состояниям почвы была типична для 2015 г. Максимальное содержание ценных агрегатов было отмечено в условиях вспашки (84–77 %). Исследованием установле- но, что вспашка и ресурсосберегающие технологии основной обработки под яровую пшеницу в среднем формировали близкий уровень ост-руктуренности. Однородный слой по содержанию агрономически ценных фракций установлен на вспашке и нулевой обработке (70–71 %). На фоне минимальной обработки отличная острук- туренность 0–10 см слоя (73 %) сменялась в нижележащем на хорошую (69 %).

Динамические изменения структурного состояния агрочернозема в посевах ячменя, возделываемых по отвальной и минимальной обработкам в вегетационный сезон 2013 г., характеризовались незначительной и небольшой выраженностью (Сv = 3–17 %) с отличным структурным составом 0–10 см слоя (76–80 %) и хорошим на глубине 10–20 см (69–63 %) (табл. 3). На фоне минимальной обработки отмечалось хорошее структурное состояние (67–60 %). При этом существенные различия по типам основной обработки почвы проявлялись в период от всходов ячменя до его созревания. В вегетационный сезон 2014 и 2015 гг. при возделывании ячменя по вспашке и ресурсосберегающим технологиям установлено отличное структурное состояние при сезонном варьировании содержания агрономически ценных фракций от 2 до 14 %.

Таблица 3

Прием обработки	Слой почвы, см	2013 г. (n = 3)		2014 г. (n = 3)		2015 г. (n = 3)		Среднее за 2013–2015 гг.
		X	Cv, %	X	Cv, %	X	Cv, %
Отвальная	0–10	76,0	7	76,0	7	70,7	7	74,2
	10–20	68,8	17	76,9	5	70,1	13	71,9
Минимальная	0–10	67,2	11	74,5	10	73,0	4	71,6
	10–20	59,8	12	70,3	10	71,0	2	67,0
Нулевая	0–10	79,7	3	70,4	4	74,1	14	74,7
	10–20	62,9	5	72,0	14	65,8	14	66,9

Статистические показатели содержания агрономически ценных агрегатов в агрочерноземе в посевах ячменя, %

Оценка среднесезонной величины содержания агрономически ценных фракций в агрочерноземе в посевах ячменя, возделываемого по различным технологиям основной обработки, показала, что вспашка формировала отличное структурное состояние 0–20 см слоя почвы (74– 72 %). На фоне минимальной и нулевой обработки отличная оструктуренность отмечена в 0– 10 см слое почвы (72–75 %). В нижележащем 10–20 см слое структурное состояние почвы хорошее (67 %). Ресурсосберегающие обработки почвы под посев ячменя определили существенную дифференциацию 0–20 см слоя почвы по содержанию АЦФ. Здесь выявлено снижение количества агрономически ценных агрегатов размером от 10 до 0,25 мм на 6–8 % по сравнению с поверхностным слоем 0–10 см.

В отличие от парового поля и агроценозов пшеницы и ячменя структурный состав агрочернозема в посевах овса в вегетационный сезон 2013 г. в среднем характеризовался только хорошим состоянием (табл. 4). Некоторое уплотнение почвы определило повышенный выход структурных отдельностей > 10 мм и снижение количества агрономически ценных фракций на всех типах основной обработки. Отличная ост-руктуренность агрочернозема в посевах овса выявлена только в период всходов культуры. При этом максимальное содержание АЦФ в слое 0–20 см было установлено на вспашке и нулевой обработке (82–76 %) (НСР 05 = 10,2– 17,3). Далее в течение вегетации культуры структурное состояние почвы было хорошим и удовлетворительным (57–69 %).

Таблица 4

Прием обработки	Слой почвы, см	2013 г. (n = 3)		2014 г. (n = 3)		2015 г. (n = 3)		Среднее за 2013–2015 гг.
		X	Cv, %	X	Cv, %	X	Cv, %
Отвальная	0–10	66,5	21	72,3	1	73,3	12	70,7
	10–20	65,8	25	69,2	3	71,0	13	68,6
Минимальная	0–10	64,6	17	67,9	10	76,1	13	69,5
	10–20	63,7	15	63,7	9	69,8	16	65,7
Нулевая	0–10	67,5	18	73,8	13	61,2	23	70,8
	10–20	65,4	19	59,6	15	72,3	11	65,7

Статистические показатели содержания агрономически ценных агрегатов в агрочерноземе в посевах овса, %

Отличная качественная оценка (72–74 %) и стабильный сезонный ритм содержания агрономически ценных фракций в 0–10 см слое агрочернозема (Сv = 1–13 %) проявились на вспашке и нулевой обработке в вегетационный сезон 2014 г. Отличное структурное состояние агрочернозема установлено в июньский и июльский периоды в посевах овса, возделываемого на вспашке и минимальной обработке в вегетационный сезон 2015 г. (70–84 %). Дифференциация 0–20 см слоя почвы в посевах овса, возделываемых по вспашке, минимальной и нулевой обработке, усиливалась с уменьшением глубины обработки. Разница между 0–10 и 10– 20 см слоями почвы по содержанию агрегатов ценного размера составляет на вспашке 2 %; при минимальной обработке – 4; при нулевой – 5 %. Установлено, что все типы основной обработки формируют в среднем за период наблюдений в слое 0–10 см отличную оструктурен-ность почвы (70–71 %), в слое 10–20 см – хорошую (66–69 %). Таким образом, благоприятное структурное состояние агрочерноземов крио-генно-мицелярных Красноярской лесостепи, обусловленное их генезисом и высоким естественным плодородием, сохранялось относительно стабильно в условиях кратковременного применения ресурсосберегающих технологий основной обработки.

Заключение. Содержание агрономически ценных агрегатов в почве паровых полей и агроценозов зерновых культур оценивалось на уровне 68– 74 % с дифференциацией 0–20 см слоя почвы по этому показателю на вспашке 2–3 %; на минимальной обработке – 4–5; на нулевой обработке – 5–8 %. Несмотря на наличие достоверных различий по содержанию агрономически ценных агрегатов в агроценозах зерновых культур и паровом поле в отдельные периоды, в целом структурное состояние агрочернозема в большей степени определяется сочетанием «агроценоз – обработка почвы». Установлено, что максимальное содержание агрономически ценных фракций в слое 0– 20 см типично для парового поля и агроценоза пшеницы на вспашке и нулевом фоне (74 %). Возделывание овса по ресурсосберегающим технологиям создавало хорошую оструктуренность почвы, не превышающую 68 %.