Технологиях обработки почвы

Исследования кафедры земледелия и методики опытного дела РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева показали, что различная глубина заделки и степень перемешивания удобрений с обрабатываемыми слоями почвы сопровождались неодинаковой позиционной доступностью минеральных удобрений и темпами минерализации органических компонентов, что оказало заметное влияние на накопление гумуса и элементов питания, а также на их распределение по слоям корнеобитаемой зоны (табл.15).

Таблица 15

Изменение содержание гумуса (т/га) в слое почвы 0-30 см за 35 летний период при разных системах обработки почвы и удобрений

За шесть ротаций шестипольного зернопропашного севооборота (35 лет) в вариантах без удобрений при отвальной системе обработки ежегодное накопление гумуса составило 180 кг/га, при замене вспашки дискованием а предпосевной культивации фрезерованием – 80 кг/га, а при интенсивной глубокой обработке с созданием пахотного слоя мощностью 38-42 см – оно уменьшалось на 14 кг/га в год.

Наиболее высокие темпы накопления органического вещества отмечались при минимальной ресурсосберегающей системе обработки (760-950 кг/га), что связано со снижением темпов минерализации растительных остатков, соломы и навоза как в течении зимне-осеннего, так и вегетационного периодов. Снижение темпов накопления гумуса до 420-660 кг/га в год в вариантах отвальной системы обработки обусловлено ежегодным интенсивным оборачиванием пахотного слоя, сопровождающегося усилением минерализации, а на делянках интенсивной глубокой обработки – с вовлечением в пахотный слой обедненных подпахотных горизонтов (А₂ В) (табл. 16).

Таблица 16

Скорость разложения растительных остатков в зависимости от

способа их заделки, %

В вариантах без внесения удобрений способы и глубина обработки не оказывают заметного влияния на запасы гумуса в слое 0-30 см и они составляют 59,2 т/га при вспашке, 58,2 – при дисковании и 59,6 т/га − при трехъярусной обработке. При внесении минеральных удобрений и их сочетании с соломой или навозом более быстрыми темпами гумусонакопление идет при минимальной (прирост за 35 лет составил 24-33 т/га) и сочетании трехъярусной раз в три года с поверхностной (21-24 т/га). При ежегодной отвальной обработке за этот период содержание гумуса увеличилось на 15-22 т/га.

Способы и глубина обработки определяли не только общие запасы гумуса, но и его распределение по горизонтам корнеобитаемого слоя. Наиболее высокое содержание гумуса в слое 0-10 см в среднем по всем системам удобрений отмечено при минимальной ресурсосберегающей (2,15%) и сочетании ее с периодической трехъярусной вспашкой (1,96%) при содержании на контроле 1,91%. Солома и навоз, примерно одинаково влияют на содержание гумуса в пахотном слое в вариантах отвальной и глубокой обработки, а при минимальной − преимущественно оставалось за навозом. При использовании соломы в этом варианте содержание гумуса составило 2,08%, а при использовании навоза его в пахотном слое содержалось уже 2,90%. Это связано, по-видимому с более высокой степенью минерализации и большим количеством органических остатков, поступающих в почву за ротацию (табл.17).

Снижение интенсивности обработки дерново-подзолистой почвы за счет уменьшения глубины и периодичности отвальной обработки оказывает положительное влияние на накопление органического вещества в пахотном и корнеобитаемом слое, где запасы возросли в среднем по удобренным вариантам на 23-28 т/га по сравнению с исходными. При ежегодной вспашке на 20-22 см за этот период они увеличились лишь на 20 т/га. В вариантах же без удобрений, где накопление гумуса идет только за счет растительных остатков, более эффективной была ежегодная вспашка, ускоряющая их минерализацию.

Таблица 17

Влияние обработки и удобрений на содержание гумуса, %

Важным показателем окультуренности дерново-подзолистой почвы является уровень обеспеченности ее подвижными фосфатами и обменным калием. При различных обработках распределение минеральных удобрений не одинаково, что сказывается в дальнейшем на накоплении элементов питания в почве и интенсивности их использования растениями.

Применение в течение 40 лет разных по способу, интенсивности и глубине систем обработки в сочетании с разными формами и дозами минеральных и органических удобрений привело к дифференциации слоя почвы 0-30 см на разные по накоплению и распределению подвижных фосфатов и обменного калия части (рис.18).

Внесение и заделка минеральных удобрений, а также минеральных в сочетании с соломой или навозом в слой 0-12 см дискованием орудиями с последующим предпосевным фрезированием на глубину 6-8 см привело на 35 год после закладки опыта к увеличению содержания подвижного фосфора в слое 0-10 см в среднем за ротацию севооборота в 1,8 раза по сравнению с аналогичным слоем контроля. В подпахотном слое 20-30 см в вариантах минимальной обработки различия были еще заметнее и составили 84 мг/кг почвы. При ежегодной вспашке на глубину 20-22 см распределение подвижного фосфора по частям корнеобитаемого слоя было более выровненным, а при сочетании периодической (2 раза за ротацию) трехъярусной вспашки на глубину 38-40 см с дискованием − аккумулятивным в поверхностном слое 0-10 см. Если содержание фосфора на контроле в слое 0-10 см принять за 100%, то в слоях 10-20 и 20-30 см при отвальной обработке содержание составит 106 и 94%, а при интенсивной глубокой – 114% в слое 0-10 см, 82 – в слое 10-20 см и 77% – в слое 20-30 см.

Разные системы обработки почвы на не удобренной почве существенно не изменяют содержание подвижного фосфора по частям корнеобитаемого слоя и в пахотном горизонте за счет растительных остатков оно увеличивается с 30 до 47 мг/кг почвы.

Изучение динамики содержания подвижного фосфора в слое 0-30 см за ротацию зернопропашного севооборота показало, что в вариантах без удобрений его количество при возделывании полевых культур коррелировало с количеством растительных остатков, поступивших в почву от предшественника и приемами их заделки. В среднем за III ротацию севооборота содержание подвижного фосфора в вариантах отвальной обработки возросло в 1,5 раза, минимальной – в 1,8 и интенсивной глубокой – в 1,4 раза по сравнению с исходным состоянием (1969г). Преимущество в накоплении Р₂О₅ остается за минимальной обработкой и при внесении минеральных удобрений и их сочетании с навозом. При запашке соломы наиболее эффективной была ежегодная вспашка на глубину 20-22 см, ускоряющая минерализацию растительных остатков.

При внесении минеральных удобрений в дозе N₆₀Р₆₀K₆₀ действующего вещества в год за 35-летний период содержание подвижного Р₂О₅ в 0-30 см слое дерново-подзолистой почвы увеличилось в 6,6 раза, при сочетании данной дозы с внесением 2,8 т/га соломы в год – в 7,8 раза, а при совместном применении указанной дозы с ежегодным внесением 14,3 т/га навоза – в 9,0 раза по сравнению с исходным его содержанием (табл.18).

Оценка эффективности влияния различных по интенсивности систем обработки почвы в зернопропашном севообороте показала, что наиболее кумулятивным эффектом в увеличении запасов калия обладает ежегодная вспашка на глубину 20-22 см, где они возросли к концу ротации с 719 до 1028 кг/ га (42,9%) и сочетание глубокой трехъярусной вспашки с поверхностной обработкой (18,7%), а менее эффективной – минимальная ресурсосберегающая, где запасы увеличились лишь с 838 до 870 кг/га (3,8%).

Таблица18

Содержание Р₂О₅ в дерново-подзолистой почве при разных системах ее обработки и удобрения, мг/кг почвы

Способы, глубина и периодичность различных приемов основной обработки оказывают регулирующее воздействие не только на запасы обменного калия в корнеобитаемом слое, но и его различное распределение по его частям. Системы отвальной и интенсивной глубокой обработки обуславливают более гомогенное распределение калия по пахотному слою, а минимальные приводят к резкой дифференциации по этому показателю (табл. 19). Если содержание калия в слое 0-10 см принять за 100%, то в слое 10-20 см при отвальной обработке его количество составит 102%, а в слое 20-30 см – 88%, при интенсивной глубокой – 77 и 71% соответственно. В варианте минимальной обработки содержания калия в слое 0-10 см составляет лишь 17%, в слое 10-20 см 48%, а в слое 20-30 см – всего 26%, а следовательно позиционная доступность калия, особенно в начальные периоды роста и развития растений, в этом случае наиболее высокая, что особенно важно при возделывании озимых зерновых.

Длительное применение более 40 лет разных систем механической обработки дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы и удобрений на простое и расширенное воспроизводство при периодическом известковании повышает уровень потенциального и эффективного плодородия почвы.

Таблица 19

Содержание К₂О в дерново-подзолистой почве при разных по интенсивности системах обработки и удобрений, мг/кг почвы

(в среднем за ротацию шестипольного севооборота)

При этом системы минимальной обработки почвы приводят к формированию гетерогенного распределения элементов питания и гумуса в корнеобитаемом слое с более высоким уровнем доступных форм в верхней (0-10 см) части пахотного слоя. Повышение концентрации элементов питания в посевном слое обеспечивает стартовый эффект роста и развития возделываемых культур.

Применение периодической глубокой (38-40 см) трехъярусной вспашки способствует созданию сравнительно выровненного по содержанию подвижных форм макроэлементов пахотного и ускорению окультуривания подпахотных слоев дерново-подзолистых почв.

Важное место в регулировании ионно-обменных свойств дерново-подзолистых почв отводится известкованию, которое:

- устраняет обменную форму кислотности и снижает содержание подвижных форм алюминия, железа и марганца, а также и гидролитическую кислотность, повышает насыщенность почвенного поглощающего комплекса основаниями;

- улучшает фосфорное и азотное питание растений, обогащает почву подвижными соединениями магния и молибдена;

- активизирует жизнедеятельность полезных микроорганизмов, повышает биологическую активность почвы;

- улучшает физико-механические свойства почвы.

Эффективность известкования и продолжительность положительного действия определяются способом размещения извести в пахотном слое, который зависит от приемов обработки, как в год внесения, так и в последующие.

Запашка известковых удобрений, внесенных вразброс, лемешным плугом не обеспечивает равномерного их размещения по пахотному слою и нейтрализа­ции почвенной кислотности всего горизонта. Даже при предварительном перемешивании известковых материалов с верхним слоем почвы дисковым лущильником основное количество мелиоранта при последующей культурной вспашке на 20-22 см попадает в нижнюю часть пахотного горизонта. При такой заделке отмечается изменение кислотности слоя почвы 10-30 см. Свойства верхнего 10-сантиметрового слоя почвы в первый год после известкования не изменяются, и только после нескольких лет применения отвальных обработок происходит снижение кислотности почвы всего пахотного горизонта (табл. 20).

Применение ротационного плуга ПР-2,7 в системе основной обработки почвы позволяет достичь снижения кислотности до оптимального уровня в обрабатываемом слое в первый год после известкования.

При мелких обработках почвы после известкования быстрее происходит оптимизация кислотных свойств верхних слоев пахотного горизонта. Это достигалось за счет более равномерного распределения известковых удобрений в 0-10-сантиметровом слое почвы. Заделка мелиоранта в верхний слой пахотного горизонта обеспечивает полную нейтрализацию почвенной кислотности в зоне прорастания семян в первый год известкования.

При заделке извести дисковыми боронами, лущильниками и почвообрабатывающими фрезами происходит улучшение свойств части пахотного слоя, обрабатываемого этими орудиями, в благоприятную для роста и развития полевых культур сторону.

Таблица 20

Изменение рН_КС1 дерново-подзолистой почвы после известкованияпри

разных системах ее обработки

Оставление соломы зерновых на поверхности поля или заделка ее в слой 0-10 см на фоне известкования способствует оптимизации рН на уровне 6,0-6,1.

К выбору способа заделки известковых удобрений рекомендуется подходить дифференцированно, в зависимости от сроков внесения мелиоранта, возделываемой культуры, предшественника, наличия почвообрабатывающих орудий в хозяйстве. При этом следует помнить, что неравномерное разбрасывание известковых удобрений на поверхности поля невозможно устранить применяемыми в производстве технологиями обработки почвы

Размещение и перемешивание известковых удобрений в пахотном слое при равномерном разбрасывании на поверхности поля зависят от вида и качества обработки почвы после поверхностного внесения мелиоранта. Специальных машин и орудий для заделки извести, внесенной вразброс на поверхность почвы, нет. Эту операцию на практике, как правило, совмещают с основной обработкой почвы.

Лучшее перемешивание удобрений с почвой обеспечивают плуг ротационный ПР-2,7 и фрезерный культиватор КФГ-3,6. Эти орудия равномерно распределяют известковые удобре­ния на заданную глубину 0...15 см (рис. 19)

Рис. 19 Размещение известковых удобрений в пахотном слое:

а- при обработке дисковыми орудиями или фрезой на глубину 10-15 см;

б - при вспашке плугом с предплужником на глубину 20-22 см

Плуг ПЛН-5-35 с предплужником удовлетворительно перемешивает мелиорант с почвой.

Решающее значение в распределении удобрений по слоям почвы имеют глубина и способ основной обработки. Глубокие обработки, перемещая верхние слои почвы в нижнюю часть обрабатываемого слоя, сбрасывают мелиорант на глубину, позиционно малодоступную для корней растений на ранних этапах онтогенеза, где она действует слабее и откуда кальций интенсивно вымывается.

Практика известкования показала, что непременным условием повышения его эффективности является сочетание мелкой заделки известковых удобрений после разбрасывания с последующей вспашкой на всю мощность пахотного горизонта. При этом известь, тщательно смешанная с меньшим количеством почвы при поверхностной обработке лучше распределяется в пахотном горизонте последующими глубокими обработками.

Например в пару мелиорант заделывают орудиями, применяемыми для поверхностной обработки почвы (лущильники, дисковые бороны) на глубину 8-10 см. Повторную обработку пара проводят этими же орудиями на глубину 10-15 см поперек или под углом к направлению первой обработки. Вспашку на полную мощность пахотного горизонта проводят без предплужника.

В последние годы в нашей стране и за рубежом проводятся исследования по разработке технологий внутрипочвенного (на глубину 36-45 см) внесения жидкой извести для нейтрализации кислотности подпахотного горизонта. Внутрипочвенное внесение известковых, удобрений следует проводить при повторном известковании под культуры, требовательные к кислотности почв с мощной корневой системой: люцерну, клевер. Для этих целей готовят 50%-ные суспензии, используя высококачественную известь или доломит и воду (1 : 1), вместо воды часто применяют жидкие азотные удобрения (мочевина, аммиачная селитра). В суспензию можно вводить калийные удобрения. Такая суспензия более экономична и выгодна.

Внесение извести осуществляют вертикальными лентами глубоко в почву с помощью специальных приспособлений, прикрепляемых к нижней части рабочего органа чизеля. Известь в виде суспензии подается по трубкам, которые имеют выводные отверстия. Трубки располагают в углублениях за чизельными лапами, где они защищены от возможных повреждений при движении. Известковая суспензия находится в емкости с воздушной регулировкой давления. Доза жидкой извести составляет 960-1300 кг/га.

Внесение пылевидного мелиоранта в почву производят в процессе глубокого рыхления с помощью сжатого воздуха. Для этого на V-образном рыхлителе РГ-0,8 (конструкции ВНИИГиМ) монтируется распылительное устройство в виде трубок с соплами. Известковые удобрения подаются из параллельно движущегося разбрасывателя пылевидных удобрений РУП-8 через шланги к рабочим органам рыхлителя. При внутрипочвенном внесении известковые удобрения равномерно распределяются в разрыхленной почве.