ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ В ПОЧВЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ОБРАБОТКИ
Аннотация. В статье представлены результаты научно-исследовательской работы по изучению влияния способов основной обработки почвы и удобрений на динамику поступления доступных форм NPK в 0–30 см слое почвы под посевами изучаемых в опыте культур. Содержание нитратного азота варьировало в зависимости от глубины расположения анализируемого горизонта. Установлено, увеличение накопления нитратного азота в верхнем (0–10 см) слое почвы при мелкой и нулевой обработках, по сравнению со вспашкой, а в нижерасположенных, наоборот, их было больше на вспашке. При обобщении всех данных за годы исследований по срокам определения и фонам удобренности установлено, что на варианте с нулевой обработкой образование нитратного азота во все фазы развития изучаемых в опыте культур шло интенсивнее на 13–21%, чем на комбинированной и минимальной обработке почвы. Различия между отвальной и нулевой обработкой весной находились в пределах 4,0 %, в колошение 24%, в уборку 21% в пользу нулевой обработки. Преимуществом по улучшению фосфорного и калийного режима почвы во все сроки определения, обладала ежегодная вспашка, где условия питания растений улучшались в среднем на 15–22% и 19–26% по сравнению с другими обработками. Совместное поступление органического вещества растительного происхождения (сидераты) и минеральных удобрений было эффективнее, чем раздельное и увеличивало содержание подвижных форм азота, фосфора и калия соответственно на 11–59% и 2–6%, по сравнению с минеральном, на 31–88% и 5–9% по сравнению с сидеральным и на 40–90% и 10–15%, по сравнением с не удобренном фоном.
Ключевые слова. вспашка, нулевая, безотвальная, минимальная обработка, азот, фосфор, калий.
Методика исследований
Исследования проведены в 2009–2015 годах на опытных полях Ульяновского НИИСХ. Схема опыта включала в себя 4 варианта обработки почвы: отвальная (вспашка на 20–22 см), минимальная (мелкая мульчирующая на 10–12 см), нулевая (без основной обработки) и комбинированная, где сочетались глубокая вспашка на 25–27 см под горох, мелкая обработка на 8–10см в занятом пару под озимую пшеницу, и безотвальное рыхление на глубину 20–22 см под остальные культуры севооборота. За контроль в опытах была принята отвальная система основной обработки почвы.
Предпосевная и послепосевная обработка почвы на вариантах отвальной и комбинированной обработки состояла из предпосевной культивации на глубину заделки семян (КПС-4,0) и послепосевного прикатывания почвы (ЗККШ-6А). Посев проводили сеялкой СЗ-3,6. На вариантах минимальной и нулевой обработки предпосевную культивацию, посев и прикатывание проводили одновременно сеялкой АУП-18,05. Обработку почвы проводили в стационарном полевом севообороте с чередованием культур: (чистый/сидеральный пар, озимая пшеница, яровая пшеница, горох, озимая пшеница, ячмень).
Варианты опыта отличались обработкой почвы под предшествующие культуры зернопарового севооборота, а делянки внутри варианта: сочетанием органических (сидераты в последействии) и минеральных удобрений; внесением только в чистом виде минеральных и только органических удобрений. Наблюдения, определения и учеты проведены по общепринятым методикам: содержание подвижных форм фосфора – по Чирикову, обменного калия – на пламенном фотометре по методу Чирикова, нитратного азота – по методу Грандваль-Ляжа.
Содержание подвижных питательных веществ в почве является одним из основных показателей, по которому оценивают эффективность обработки почвы. Повышение плодородия почвы и увеличение производства продукции растениеводства возможно на основе внедрения научно-обоснованных систем земледелия, важнейшей составной частью которых является рациональная обработка почвы [1, 2, 3]. Многие исследователи считают, что, применяя различные способы и глубины обработки почвы, можно успешно регулировать интенсивность микробиологического разложения органического вещества, процессы гумусообразования и поступление доступных элементов питания для растений [4, 5].
Результаты и обсуждение
В наших исследованиях было отмечено неоднозначное влияние способов обработки почвы на содержание доступных форм NPK в пахотном слое (0–30 см).
Содержание биогенных элементов под изучаемыми нами культурами определялось в динамике: весной, в колошение (цветение у гороха) и в уборку. Полученные обобщенные результаты указывают на то, что за ротацию севооборота значительных закономерных изменений в накоплении нитратного азота по вариантам обработки не установлено. В период вегетации изучаемых в опыте культур, содержание нитратного азота в большей степени зависело от погодных условий, культур севооборота, сроков определения и в меньшей степени от способа обработки почвы (табл. 1).
Например, в среднем за 7 лет исследований при отвальной системе обработки почвы нитрификационная способность в пахотном слое была, лучше выражена только под последней культурой севооборота ячменем 6,03 мг/100г против бесплужных обработок, где количество азота варьировало от 4,22 до 4,71 мг/100 г.
Под яровой пшеницей на вспашке его содержание было выше, чем на вариантах с комбинированной и минимальной обработкой и практически равным с вариантом нулевой обработки 5,36–5,32 мг/100 г.
Под озимой пшеницей по чистому пару и гороху преимуществом по содержанию азота обладала минимальная обработка здесь накапливалось соответственно 5,70–7,29 мг/100 г,
что выше, чем на контроле на 5–3%, под озимой пшеницей по занятому пару нулевая обработка, где обеспеченность растений этим элементом бала выше, чем на комбинированной и минимальной обработке на 25–47% и в 2,7 раза, чем на вспашке.
В целом по севообороту сравнительная оценка влияния разных систем обработки почвы на ее азотный режим дает основание сделать заключение, что нулевая обработка во все фазы развития изучаемых в опыте культур способствовала его улучшению по сравнению с другими обработками. Весной на нулевой обработке образование нитратного азота шло интенсивнее на 7–13%, в колошение (цветение у гороха) на 17–41%, в уборку на 16–10%, чем на комбинированной и минимальной обработке почвы. Различия между отвальной и нулевой обработкой весной находились в пределах 4,0%, в колошение 24%, в уборку 21% в пользу нулевой обработки.
При обобщении всех данных за годы исследований по культурам и срокам определения установлено увеличение накопления нитратного азота в верхнем (0–10см) слое почвы при мелкой и нулевой обработках, по сравнению со вспашкой, а в нижерасположенных, наоборот, их было больше на вспашке.
Полученные результаты показали, что на разных вариантах обработки почвы, в том числе мелкой и нулевой отмечалось очень высокое содержание фосфора (более 20 мг/100 г
почвы) и повышенное содержание обменного калия (8,1–12,0 мг/100 г почвы). Во все годы исследований динамика подвижного фосфора была схожей, т.е. содержание этого элемента питания уменьшалась по всем вариантам опыта от начала вегетации растений к моменту их уборки на 8–11%, а содержание обменного калия напротив, повышалось на 10–26 %.
Весной под всеми культурами севооборота больше всего подвижных соединений фосфора в пахотном слое почвы находилось на вспашки и варьировало от 27,8 под посевами гороха до 42,3 мг/100 г почвы, под посевами яровой пшеницы. На варианте с комбинированной обработкой его показатели изменялись от 23,2 до 30,4 мг/100 г почвы, с минимальной от 26,3 до 28,6 мг/100 г почвы, с нулевой от 28,1 до 33,5 мг/100 г почвы. В последующие сроки определения преимущество вспашки перед беспахотными обработками сохранялось практически под всеми культурами севооборота за исключением ячменя, где отмечалось положительное влияние нулевой обработки почвы на улучшение ее фосфорного режима по сравнению с другими обработками.
По содержанию обменного калия были получены аналогичные результаты. Отмечалось положительное влияние отвальной обработки на накопление обменного калия в слое почвы 0–30 см: в среднем по севообороту его содержание весной превышало беспахотные варианты на 16–27%, в колошение (цветение у гороха) на 22–25%, в уборку на 19–27%. Между вариантами комбинированной, минимальной и нулевой обработки значительных различий в содержании обменного калия не было.
Внесение минеральных и органических удобрений оказало существенное влияние на показатели плодородия почвы. Следует отметить, что на вспашке эффективность применяемых в опыте удобрений по улучшению условий азотного питания растений была значительно ниже, чем на вариантах, минимальной, комбинированной и нулевой обработки соответственно на 18%, 20% и 26%.
При внесении сидератов в чистом виде отмечались незначительные изменения в сторону увеличения содержания нитратного азота всего на 2–13% по сравнению с контролем, при этом содержание питательных элементов в пахотном слое на сидеральном фоне под всеми культурами севооборота было ниже, чем при внесении одних минеральных удобрений. На фоне внесения N30P30K30 содержания нитратного азота повышалось с 3,47–4,44 до 4,56–6,39 мг/100 г или на 27–60%. Совместное поступление органического вещества растительного происхождения (сидераты) и минеральных удобрений было эффективнее, чем раздельное и увеличивало содержание нитратного азота до
6,20–7,60 мг/100 г, что на 11–59% выше, чем на минеральном, на 31–88%, чем на сидеральном и на 40–90%, чем на не удобренном фонах.
Калийный и фосфорный режимы почвы зависели не только от применяемых удобрений, но и от систем обработки почвы в севообороте. По ежегодной вспашке изменений в накоплении изучаемых элементов на удобренных фонах не прослеживалось. Остальные обработки при использовании удобрений вносили изменения в сторону увеличения содержания подвижных форм фосфора и обменного калия. На минеральном фоне отмечалось увеличение их показателей соответственно на 8–9%, действие органических удобрений (сидерата) проявлялось слабее, здесь прибавка составила всего 5–6%. Эффективность органических удобрений возрастала при добавлении к ним минеральных удобрений в дозе N30P30K30 до 10–15% по сравнению с не удобренным фоном.
Следует отметить, что содержание в почве доступных фосфатов на всех вариантах обработки после внесения сидератов со временем убывало. Если в слое почвы 0–30 см под первой культурой – озимой пшеницей было 29,4–38,0 мг фосфора, то под яровой пшеницей – уже 26,4–37,2, а под третьей культурой звена севооборота - горохом – 22,3–28,9 мг/100 г почвы.
По-другому складывался калийный режим через год и даже через два после внесения сидератов содержание обменного калия на вариантах с отвальной и комбинированной обработкой продолжало оставаться на одном и том же уровне, а на вариантах с минимальной и нулевой обработкой возрастало на 22–24%. То есть количество подвижного фосфора в почве после внесения сидератов убывало со временем гораздо быстрее, чем количество подвижного калия.
К концу вегетации содержание обменного калия на всех вариантах обработки повышалось, по сравнению с весенними показателями. Наибольший прирост 26% обеспечила комбинированная обработка почвы, обеспечив сохранение исходного уровня фосфора в почве с наибольшим приростом.
Выводы
Сравнительная оценка влияния разных систем обработки почвы в зернопаровом севообороте на ее пищевой режим дает основание сделать заключение, что они оказывают небольшое влияние на изменение показателей плодородия. Некоторое снижение содержания питательных элементов под отдельными культурами севооборота при постоянной мелкой и нулевой обработках не оказывало заметного влияния на снижение урожайности выращиваемых культур, так как их содержание в почве близко к оптимальным значениям. За ротацию зернопарового севооборота более выгодной по сбору зерна с севооборотной площади оказалась комбинированная система обработки почвы на переменную глубину, где урожайность составила 2,71 т/га, близко к ней подходили отвальная и минимальная обработка, где было получено одинаковое количество зерна соответственно 2,65–2,62 т/га.
Нулевая обработка снизила производство зерна всего на 0,09 т/га по сравнению с контролем (вспашка на 20–22 см) и на 0,15 т/га, по сравнению с комбинированной обработкой.
Поэтому высокие в целом агрохимические и биологические показатели плодородия окультуренного чернозема выщелоченного, видимо, не могут быть критерием выбора рациональных способов и глубин обработки почвы [6, 7]. Это еще раз показывает, что в богарных условиях главным критерием выбора адекватной местным условиям обработки почвы являемся способность ее влиять на улучшение водного режима и устранение других неблагоприятных факторов получения высоких урожаев [8, 9, 10].
ЛИТЕРАТУРА
- Баздырев Г. И. Возможности и проблемы минимализации обработки почвы при длительном ее использовании / И. Г. Баздырев, И. А. Заверткин – Известия ТСХА. – М., 2008. – No 4. – С. 4–16.
- Кирдин В. Ф. Воспроизводство плодородия и минимализация обработки почвы в Нечерноземной зоне / В. Ф. Кирдин // Земледелие. – 2007. – № 2. – С. 21–22.
- Аверьянов Г. Д. Влияние обработки на свойства почвы и урожайность зерновых культур в Верхнем Поволжье / Г. Д. Аверьянов, М. С. Матюшин, А. И. Шаряпова //Минимализация обработки почвы. – М., Колос, 1984, С. 204–212.
- Немцев С. Н. Почвозащитная система обработки почвы и ее значение в современных условиях / С. Н. Немцев // Интенсификация, ресурсо- сбережение и охрана почвы в адаптивно-ландшафтных системах земледелия : сб. докл. Междунар. науч.-практ. конф. ГНУ ВНИИЗ и ЗПЭ, 10–12 сент. 2008 г. – Курск, 2008. – С. 115–119.
- Чуданов И. А. Ресурсосберегающие системы обработки почвы в Среднем Поволжье / И. А. Чуданов. – Самара, 2006. – 236 с.
- Казаков Г. И. Почвозащитная обработка почвы в Среднем Поволжье / Г. И. Казаков, В. А. Корчагин. – Земледелие. – 2009. – No. 1. – С. 26–28.
- Карпович К. И. Минимализация обработки почвы в лесостепи Среднего Поволжья / К. И. Карпович // Науч. тр. УНИИСХ. – 2010. – Т. 19. – С. 61–72. .
- Плодородие чернозема типичного при минимализации основной обработки / Г. Н. Черкасов и др. // Земледелие. – 2012. – С. 23–24.
- Новиков В. М. Дифференцированные системы основной обработки почвы в зерновом звене зернопаропропашного севооборота / В. М. Новиков, Л. А. Нечаев // Модели автоматизированного проектирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия: сб. докл. науч-практ. конф. ГНУ ВНИИЗ и ЗПЭ, 14–16 сент. 2010 г. – Курск, 2010. – С. 229–232.
- Почвозащитные технологии и современные малозатратные технологические приемы возделывания сельскохозяйственных культур: рекомендации / сост. А. Н. Каштанов и др. – М. : Росинформагротех, 2001. – 26 с.