Влияние основной обработки на агрофизические свойства почвы и засоренность посевов культур севооборота в условиях степи Украины


Изложены результаты исследований по влиянию способов основной обработки почвы (дифференцированная обработка, безотвальная обработка) в севообороте на агрофизические свойств: плотность и твердость почвы. Установлено влияние основной обработки почвы на динамику и степень засоренности посевов и урожайность сельскохозяйственных культур в севообороте. Дифференцированная основная обработка почвы обеспечила снижение засоренности посевов в 1,5-2,0 раза, в частности на 30,0 % корнеотпрысковыми сорняками. Вследствие чего отмечается существенное повышение урожайности озимой пшеницы и кукурузы, выращиваемой на зерно.

We have presented results of research into the influence of methods of the main treatment of soil (differentiated treatment, subsurface cultivation) in crop rotation on agro-physical properties - density and hardness of soil. We have established the influence of the main treatment of soil on the dynamics and degree of weediness of crops and productivity of crops in crop rotation. Differentiated main treatment of soil helped to reduce the weediness of crops by 1.5-2.0 times, in particular to reduce rooty weeds by 30.0 %. As a result there is a significant increase in the productivity of winter wheat and corn grown for grain.

Введение

Оптимизация физических свойств почвы тесно связана с ее обработкой. Установлено, что от способов обработки зависят физические свойства, водный и питательный режимы почвы. Современные системы обработки должны не только создавать условия для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур, но и обеспечивать стабилизацию плодородия почвы при минимальных затратах энергетических ресурсов [1].

Одними из важнейших факторов управления плодородием почвы в севообороте являются агрофизические свойства (агрегатный состав, объемная масса, влажность) [2].

На сегодняшний день однозначно не выяснено, каким образом влияет применение таких систем обработки почвы в севообороте, как отвальная и безотвальная на ее агрегатный состав во время выращивания культур.

Таким образом, вышеперечисленные нерешенные проблемы вызвали необходимость в проведении исследований с целью изучения влияния отвальной и безотвальной систем обработки почвы в севообороте на ее агрофизические свойства и засоренность посевов сельскохозяйственных культур.

Анализ источников

Значительное разнообразие почвенных условий, большое количество предшественников, различная степень и тип засоренности полей, неоднородность распределения природных водных ресурсов, отсутствие четких почвозащитных систем стали причиной расхождений относительно агротехнической и экономической оценок как системы защиты почв от эрозии в целом, так и отдельных процессов обработки почвы [3-5].

На Украине более 17 млн. гектаров сельскохозяйственных угодий находяться под влиянием водной и ветровой эрозии. На территории Украины ежегодно выпадает около 50 млрд. м3 осадков. Часть из них (около 10 млрд. м3) из-за ливневого характера и неоднородность рельефа стекает в реки и водоемы. Вместе со стоками ежегодно выносится более 180 млн. тонн чернозема, за период земледелия со склонов уже смыто 30-35 млрд. тонн. Смыв верхних наиболее плодородных слоев приводит к деградации почвы, ухудшению ее агрофизических свойств, смене гранулометрического состава и повышению плотности корнеобитаемого слоя [6-8].

На ухудшение плодородного слоя почвы также отрицательно влияет отсутствие стабильного контроля по показателям физических свойств почвы на полях, до и после обработки почвы сельскохозяйственными орудиями, в особенности при основной обработке почвы.

Обработка почвы сельскохозяйственными орудиями является влиятельным фактором смены ее агрофизических показателей: плотности, структурности, водопроницаемости и т. д. [9].

Физические свойства пахотных земель - это один из наиболее важных факторов их плодородия. Изучение физических параметров является существенной составляющей мониторинга почв и их эколого-агрохимического паспорта. Агрофизические характеристики обязательно учитывают при теоретическом обосновании систем обработки почвы, севооборотов, задача которых состоит в улучшении почвенно-физических условий роста и развития сельскохозяйственных культур [10].

Способы обработки почвы периодически изменяются, на смену одним приходят другие, но остаются такие фундаментальные виды основной обработки почвы, как вспашка и безотвальная обработка. На сегодняшний день среди ученых и практиков находятся сторонники и противники этих видов обработки почвы.

Некоторые исследователи утверждают, что только при помощи отвальной обработки почвы можно обеспечить существенное снижение засоренности посевов малолетними [11] и многолетними сорняками [12]. Поскольку сорняки являются постоянными спутниками сельскохозяйственных культур во время их выращивания на полях, это вызвало необходимость изучения влияния систем обработки почвы в севообороте на засоренность посевов и количественно-видовой состав сорняков.

В литературе встречаются данные о том, что смена отвальной вспашки на безотвальное рыхление не приводит к значительному повышению засоренности посевов различных яровых культур [13,14]. Также не существует единого мнения относительно вопроса о наиболее эффективной глубине основной обработки при борьбе с сорняками. Неоднозначность взглядов относительно эффективности механической обработки почвы с целью уничтожения сорняков указывает на необходимость дальнейшего изучения этого вопроса [15].

Методы исследования

В условиях Степи Украины замена естественных условий вследствие антропогенного влияния и экологических превращений в сельскохозяйственном производстве привела к чрезвычайному увеличению засоренности посевов, появлению новых адвентивных и карантинных сорняков, увеличению многолетних корнеотпрысковых и аллергенных видов [16].

Исследования проводились в Степной зоне Украины на протяжении 2009-2012 гг. в фермерском хозяйстве "Адонис". Способы основной обработки почвы изучались в полевом севообороте - пар, озимая пшеница, кукуруза на зерно, яровой ячмень, подсолнечник. Почва опытного участка представлена черноземом обыкновенным слабоэродированным на лессовидном суглинке.

Изучали влияние двух способов основной обработки почвы (под пропашные культуры):

    1) дифференцированная обработка почвы, отвальная вспашка на глубину 22-24 см, плуг ПЛН-5-35 под кукурузу и подсолнечник, безотвальная обработка на глубину 22-24 см, плоскорез КПГ-250, после подсолнечника и при выращивании ячменя ярового. 2) безотвальная обработка на глубину 22-24 см, плоскорез КПГ-250, при выращивании всех культур в севообороте.

Планирование полевых опытов, учет агрофизических свойств почвы и засоренности полей проводили согласно с общепринятыми методиками [17, 18, 19, 20].

Основная часть

В результате проведенных исследований установлено изменение агрофизических свойств пахотного слоя почвы под воздействием применяемых способов основной обработки почвы при выращивании сельскохозяйственных культур в севообороте. Применение вспашки почвы способствовало уменьшению объемной массы и твердости почвы по сравнению с безотвальной обработкой.

В поле чистого пара в условиях применения вспашки под пропашные культуры средняя плотность почвы (объемная масса) в слое почвы 0-30 см в начале парования была меньше на 0,09 г/см3, чем при безотвальной обработке почвы (табл. 1). По мере обработок пара в весенне-летний период плотность почвы увеличивалась на 0,03 г/см3.

Таблица 1. Агрофизические показатели почвы в севообороте при различных системах ее обработки (2009-2012 гг.)

Слой почвы

Объемная масса, г/см3

Твердость, кг/см2

1 вариант

2 вариант

1 вариант

2 вариант

Пар

0-10

1,08

1,07

1,17

1,11

4,1

2,8

8,5

4,7

10-20

1,16

1,21

1,23

1,20

5,3

13,6

9,2

9,8

20-30

1, 21

1,26

1,32

1,29

6,7

15,2

12,9

13,8

0-30

1,15

1,18

1,24

1,20

5,4

10,5

10,2

9,4

Озимая пшеница

0-10

1,04

1,06

1,10

1,05

3,6

4,7

6,4

5,3

10-20

1,12

1,17

1,14

1,22

5,5

7,4

7,1

6,2

20-30

1,18

1,23

1,28

1,26

7,4

8,5

14,8

17,1

0-30

1,11

1,15

1,17

1,18

5,5

6,9

9,4

9,5

Кукуруза

0-10

1,02

1,09

1,12

1,16

2,4

5,8

4,4

6,2

10-20

1,12

1,15

1,17

1,19

5,3

6,9

6,3

7,5

20-30

1,18

1,20

1,26

1,28

8,4

10,7

13,5

17,4

0-30

1,12

1,14

1,24

1,21

5,4

7,8

8,1

10,4

Яровой ячмень

0-10

1,05

1,11

1,14

1,19

2,7

5,4

3,8

5,8

10-20

1,14

1,16

1,19

1,25

5,5

6,8

5,7

7,3

20-30

1,18

1,21

1,26

1,29

8,4

9,6

8,8

10,1

0-30

1,12

1,16

1,20

1,24

5,5

7,3

6,1

7,7

НСР005 объемная масса, г/см3 0,01-0,02, твердость 0,9-1,1 кг/см2

Примечания: 1 вариант - дифференцированная обработка почвы - вспашка под пропашные культуры севооборота, безотвальная обработка почвы под пар, ячмень яровой; 2 вариант - безотвальная основная обработка почвы под все культуры севооборота. Агрофизические свойства определяли в 2 срока, в поле чистого пара - в начале парования и в конце, в посевах озимой пшеницы, кукурузы, ярового ячменя - в начале весенней вегетации и перед уборкой урожая.

Применение безотвальной обработки почвы в системе основной обработки при выращивании озимой пшеницы, ячменя ярового, кукурузы, подсолнечника также приводило к увеличению показателей плотности пахотного слоя. По сравнению с дифференцированной обработкой, когда выполняли вспашку, в технологическом цикле под кукурузу и подсолнечник, плотность почвы по безотвальной обработке почвы была выше как в начале, так и в конце вегетации.

Наименьшая плотность почвы была во всех полях севооборота в верхнем посевном слое 0-10 см. С увеличением глубины слоев почвы эти показатели повышались как при отвальном, так и при безотвальном рыхлении почвы.

В начале вегетации сельскохозяйственных культур почва была менее уплотнена, чем в ее завершении, но при обработке почвы с оборотом пласта во все сроки вегетации, почва была менее уплотненной по сравнению с безотвальным рыхлением, что свидетельствует о том, что наличие культурных растений на полях и определенная обработка почвы может изменять ее физические свойства.

Учитывая то, что оптимальными показателями плотности почвы на черноземах является в среднем 1,10-1,20 г/см3 можно утверждать, что показатели плотности пахотного слоя находились в оптимальных пределах как при дифференцированной обработке почвы, так и при безотвальной.

При этом следует отметить, что максимальная плотность почвы 1,26-1,32 г/см3, превышающая показатели оптимальной плотности, отмечена по безотвальной обработке почвы в слое 20-30 см.

Твердость почвы в посевах выращиваемых культур также зависела от периода вегетации и способа основной обработки почвы. Почвы полей севооборота характеризовались большей твердостью пахотного слоя также на фоне применения безотвальной обработки, выполненной плоскорезным орудием КПГ-250.

Анализ засоренности полей севооборота показал, что после уборки посевов озимой пшеницы на фоне применения дифференцированной обработки почвы с чередованием выполнения в технологии выращивания культур севооборота вспашки и безотвальной обработки количество сорняков было меньше, чем на фоне применения плоскорезной обработки.

Наибольшее количество сорняков до проведения лущения после уборки озимой пшеницы 73,8 шт./м2 наблюдалось по безотвальной обработке (табл. 2). Применение дифференцированной обработки почвы обеспечивало снижение засоренности поля на 29,1 %. Применение агроприемов в технологии подготовки поля под посев кукурузы не способствовало выравниванию уровней засоренности поля при разных способах основной обработки почвы. После проведения лущения стерни после уборки озимой пшеницы засоренность поля при дифференцированной обработке была меньше на 42,4 %. В начале вегетации кукурузы после проведения предпосевной культивации разница в засоренности поля еще более увеличивалась и составляла 92,5 %.

Таблица 2. Влияние способов основной обработки почвы на засоренность поля после уборки посевов озимой пшеницы, количество сорняков шт./м2, (среднее за 2009-2012 гг.)

Период наблюдений

Агроприемы технологического процесса подготовки почвы при выращивании кукурузы

Лущение стерни после уборки озимой пшеницы

Основная обработка почвы

Ранневесенняя культивация

Предпосевная культивация

Дифференцированная обработка (контроль)

До обработки почвы

52,3

14,2

17,7

9,5

После обработки почвы

6,6

1,7

1,2

0,7

Плоскорезная обработка

До обработки почвы

73,8

35,6

27,3

36,2

После обработки почвы

11,5

4,6

3,1

9,4

НСР005 шт./м2 - 2,1-2,5

Количество сорняков в этот период по дифференцированной обработке равнялось 0,7-8,0 шт./м2, по плоскорезной обработке - 9,4 8 шт./м2.

В посевах озимой пшеницы и после ее уборки на поле произрастали следующие виды сорняков: Capsela bursa pastoris, Sonchus arvensis, Lactuca tatarica, Descurainia Sophia, Stеllaria media. А также в посевах произрастал карантинный аллергенный сорняк Ambrosia artemisifolia. Численность этого сорняка после уборки находилась в пределах 16 шт./м2 при безотвальной обработке почвы. Следует отметить, что на фоне применения дифференцированной обработки почвы численность сорняк Ambrosia artemisifolia по годам проведения исследований в 1,5-2 раза была ниже, чем при безотвальном рыхлении почвы. Та же тенденция наблюдалась и в посевах последующих культур звена севооборота, в частности при исследовании засоренности посевов кукурузы до и после проведения междурядных обработок. Количество сорняков перед проведением второй междурядной культивации посевов кукурузы на безотвальной обработке почвы превышало численность сорняков с применением дифференцированной обработки на 70 шт./м2, после ее проведения - на 4,3 шт./м2 (табл. 3).

Таблица 3. Влияние послепосевной обработки почвы на засоренность посевов кукурузы, количество сорняков, шт./м2, (среднее за 2009-2012 гг.)

Период наблюдений

1-я междурядная обработка

2-я междурядная обработка

Дифференцированная обработка (контроль)

До междурядной обработки

39,5

14,5

После междурядной обработки

2,3

3,8

Плоскорезная обработка

До междурядной обработки

53,2

84,5

После междурядной обработки

5,7

8,1

НСР005 шт./м2 - 2,7-3,1

Наиболее распространенными в посевах кукурузы были такие сорняки: Lapulla squarrosa, Amaranthus retroflexus, Elytrigia repens, Echinochloa crusgalli.

В общем удельном весе в посевах кукурузы количество таких корнеотпрысковых видов сорняков, как Sonchus arvensis и Lactuca tatarica при плоскорезной обработке составляло 43-51 %, а при дифференцированной обработке почвы - 24-32 %. Посевам ярового ячменя свойственны были такие сорные виды, как Setaria viridis, Lactuca tatarica, Chenopodium album, Echinochloa crusgalli, Ambrosia artemisifolia, Sonchus arvensis, т. е. все виды сорняков, произрастающих в посевах предшественников. Но в количественном соотношении более засоренными были посевы на участках с плоскорезной обработкой почвы.

Показатели урожайности культур, выращиваемых в звене исследуемого севооборота, были различны и зависели от способов основной обработки почвы.

Урожайность озимой пшеницы, выращенной в опытах с применением дифференцированной обработки почвы, была выше на 0,82 т/ га по сравнению с применением безотвальной обработки под пропашные культуры севооборота (табл. 4).

Таблица 4. Урожайность сельскохозяйственных культур в полевом севообороте при различных системах обработки почвы, т/га (среднее за 2009-2012 гг.)

Озимая пшеница

Кукуруза

Яровой ячмень

Подсолнечник

Способ основной обработки почвы

Дифференцированная обработка (контроль)

Плоскорезная обработка

Дифференцированная обработка (контроль)

Плоскорезная обработка

Дифференцированная обработка (контроль)

Плоскорезная обработка

Дифференцированная обработка (контроль)

Плоскорезная обработка

3,43

2,61

6,12

4,31

1,14

1,07

14,5

10,8

НСР005 0,04-0,15 0,41-0,52 0,17-0,23 0,38-0,54

Почва уборка посев пшеница

Такие факторы, как повышение плотности пахотного слоя почвы в отдельные периоды ухода за паром и культурами севооборота, увеличение засоренности посевов, на фоне применения системы безотвальной обработки почвы приводили к снижению урожайности кукурузы на 1,81 т/га. Максимальный уровень урожайности этой культуры 6,12 т/га получен с проведением на полях севооборота дифференцированной обработки почвы.

По сравнению с другими культурами севооборота яровой ячмень формировал практически один уровень урожайности 1,07-1,14 т/га вне зависимости от применяемого способа основной обработки почвы и их влияния на изменение агрофизических свойств пахотного слоя почвы и засоренность посевов.

Заключение

Таким образом, применение дифференцированной обработки почвы с выполнением вспашки под пропашные культуры в полевом севообороте по сравнению с плоскорезной обработкой влияет на изменение показателей плотности и твердости пахотного слоя почвы в определенные периоды вегетации, а также оказывает существенное влияние на численность сорного компонента полей. Дифференцированная основная обработка почвы обеспечила снижение засоренности посевов в 1,5-2,0 раза, в частности на 30,0 % корнеотпрысковыми сорняками. Вследствие чего отмечается существенное повышение урожайности озимой пшеницы и кукурузы, выращиваемой на зерно.

Литература

    1. Жеребко, В. М. Напрямки раціонального використання гербіцидів при захисті культурних рослин від забур'янення / В. М. Жеребко // Проблеми бур'янів і шляхи зниження забур'яненості орних земель: зб. наук. праць. - Киев, 2004. - С. 43-48. 2. Лубянцов, С. М. Изменения агрофизических свойств почвы в зависимости от технологии возделывания / С. М. Лубянцов, О. Г. Котляров // Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения (мат. конф.). - Белгород, 2011. - 42 с. 3. Медведев, В. В. Оптимизация агрофизических свойств черноземов / В. В. Медведев. - М.: Агропромиздат, 1988. - 158 с. 4. Пабат, І. А. Нові технології вирощування ярих зернових культур і їх ефективність на чорноземах Степу / І. А. Пабат, А. І. Горбатенко, А. Г. Горобець // Хранение и перераб. зерна. - 2002. - № 2. - С. 32-33. 5. Шевченко, М. С. Забур'яненість та вологозабезпеченість посівів просапних культур / М. С. Шевченко, В. О. Жарій // Бюл. Ін-ту зерн. госп-ва УААН. - Дніпропетровськ, 2001. - № 15. - С. 16-21. 6. Родючість грунту (моніторинг та управління) /за ред. В. Г. Медвєдєва. - Киев: Урожай, 1992.- 147 с. 7. Справочник агрогидрологических свойств почв в Украинской ССР / Ред. А. А. Мороз. - Л.: Гидрометеоиздат, 1955. - С. 474-487. 8. Руководство по определению агрогидрологических свойств почв на гидрометеостанциях. - Л.: Гидрометеоиздат, 1956. - 78 с. 9. Бомба, М. Я. Перспективи та можливості удосконалення обробітку грунту / М. Я. Бомба // Агроном. - 2003. - №2. - С. 16-19. 10. Зубенко, В. Х. Два урожая в год / В. Х. Зубенко // Кукуруза. - 1969. - №5. - С. 13-15. 11. Способы основной обработки почвы в Лесостепи УССР / В. Ф. Зубенко [и др.] // Сахарная свекла. - 1988. - № 4. - С. 27-30. 12. Бомба, М. Я. Диференційова система обробітку грунту у сівозмінах: теоретичні та практичні аспекти / М. Я. Бомба // Вісник ЛДАУ: агрономія. - 2001. - №5. - С. 61-71. 13. Гордієнко, В. П. Прогресивні системи обробітку грунту / В. П. Гордієнко, А. М. Малієнко, Н. Х. Грабак. - Сімферополь, 1998. - 280 с. 14. Томашівський, З. М. Системи землеробства на сучасному етапі в умовах західних районів України / З. М. Томашівський // Вісник ЛДАУ: агрономія. - 2002. - № 6. - С. 23-27. 15. Танчик, С. П. Ефективність систем землеробства в Україні / С. П. Танчик // Вісник аграрної науки, 2009. - № 12. - С. 5-11. 16. Гаврилюк Ю. В. Агрофітоценотична характеристика забур'яненості культурценозів північного Степу України / Ю. В. Гаврилюк, О. М. Курдюкова, Н. Ю. Мацай // Збірник наукових праць ЛНАУ: сільськогосподарські науки. - 2009. - №100. - С. 23-27. 17. Доспехов, Б. А. Практикум по земледелию / Б. А. Доспехов, И. П. Васильев, А. М. Туликов. - М.:Колос, 1977. - 394 с. 18. Фисюнов, А. В. Методические рекомендации по учету засоренности посева и почвы в полевых опытах / А. В. Фисюнов.- Курск, 1983. - 63 с. 19. Определитель высших растений Украины / Д. Н. Доброчаева [и др.]. - Киев: Наук. Думка, 1987. - 548 с. 20. Практикум по земледелию / Васильев И. П. [и др.]. - М.:КолосС, 2004. - 424 с.

Похожие статьи




Влияние основной обработки на агрофизические свойства почвы и засоренность посевов культур севооборота в условиях степи Украины

Предыдущая | Следующая