Влияние обработки почвы и азотных удобрений на урожайность культур, возделываемых в уплотненном занятом пару

ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ НА УРОЖАЙНОСТЬ КУЛЬТУР, ВОЗДЕЛЫВАЕМЫХ В УПЛОТНЕННОМ ЗАНЯТОМ ПАРУ

Важным элементом технологии возделывания сельскохозяйственных культур является обработка почвы. Основными ее функциями считаются рыхление почвы с целью оптимизации агрофизических свойств и водно-воздушного режима, заделка удобрений и растительных остатков, активизация аэробных процессов по минерализации органического вещества для питания растений, регулирование фитосанитарной ситуации на полях, создание оптимальных условий для посева и прорастания семян, ухода за посевами, уборки урожая и т. д. Доля участия обработки почвы в формировании урожайности сельскохозяйственных культур в отдельных случаях достигает 25%, снижаясь по мере ее окультуривания [3, 4]. Несвоевременная и некачественная обработка почвы может существенно снижать эффективность других агроприемов, оказывая в результате этого также и косвенное влияние на уровень урожайности возделываемых культур.

По оценке специалистов, на проведение обработки почвы затрачивается около 40% энергетических и 25% трудовых затрат в растениеводстве [8]. Высокая затратность применяемых в республике технологий обработки почвы связана прежде всего с тем, что в настоящее время в большинстве хозяйств она проводится, главным образом, с помощью отвальной вспашки с последующим использованием однооперационных почвообрабатывающих орудий. Наряду со значительными затратами труда такая обработка почвы влечет за собой ряд негативных последствий: усиление водной и ветровой эрозии, деградацию гумуса, обессруктуривание, декальцификацию почвы и т. д. [11]. Все вышеизложенное убедительно свидетельствует о необходимости поиска новых подходов при проведении этой технологической операции.

Анализ источников

Исследования, проведенные в условиях Беларуси, свидетельствуют о том, что наиболее рациональной является комбинированная обработка почвы, предусматривающая чередование в севообороте отвальной, безотвальной и мелкой обработки с учетом биологических особенностей возделываемых культур. В отдельных опытах была установлена возможность и целесообразность замены в севообороте двух третей трудоемкой и дорогостоящей вспашки безотвальными и мелкими обработками [1, 9, 10]. Составной частью комбинированной обработки может быть проведение на отдельных полях севооборота прямого посева в необработанную почву [2, 7]. Однако такая технология часто приводит к дефициту азота в почве и усилению засоренности посевов. Это требует дополнительного применения азотных удобрений и гербицидов, особенности использования которых при прямом посеве необходимо уточнять в конкретных почвенно-климатических условиях [5]. Лишь при таком подходе технология прямого посева может быть обоснованной и реализуемой [6].

Методы исследования

Изучение влияния различных способов обработки почвы и применения азотных удобрений на урожайность зеленой массы озимой ржи, вико-овсяной смеси и горчицы белой, возделываемых поочередно в течение вегетационного периода в уплотненном занятом пару, проводили на среднеокультуренной дерново-подзолистой легкосуглинистой почве со следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса — 2,29−2,36%, Р₂О₅ — 178−183 мг/кг, К₂О — 278−316 мг/кг почвы. Схема опыта предусматривала варианты со вспашкой, чизелеванием, дискованием и прямым посевом в необработанную почву. Опыт закладывали методом расщепленных делянок. Площадь делянки первого порядка — 132 м² (5,5 Ч 24), второго порядка — 66 м² (5,5 Ч 12). Повторность трехкратная. Для посева изучаемых культур использовали комбинированный почвообрабатывающе-посевной агрегат Kuhn Fastliner-3000.

Основная часть

Результаты исследований показали, что способы основной обработки почвы оказали определенное влияние на полевую всхожесть семян озимой ржи. В варианте со вспашкой этот показатель в среднем за период исследований составил в сложившихся условиях 49,4%. Несколько ниже (45,7−46,3%) полевая всхожесть была при использовании чизелевания, дискования и прямого посева озимой ржи в необработанную почву (табл. 1).

Таблица 1. Влияние способов основной обработки почвы на полевую всхожесть семян, перезимовку озимой ржи, влажность почвы и содержание в ней нитратного азота (среднее за 2011;2012 гг.).

Отвальная, безотвальная и мелкая обработки почвы практически не различались по влиянию на перезимовку растений озимой ржи, и она в этих вариантах составила 61,7−62,5%, а при использовании прямого посева — 52,4%.

Изучаемые способы обработки почвы оказали примерно одинаковое влияние на влажность пахотного горизонта. Так, в начале вегетации озимой ржи этот показатель во всех вариантах был примерно одинаковым и составил 19,6−21,3%. Аналогичная закономерность отмечена перед уборкой озимой ржи на зеленую массу, когда влажность почвы находилась в пределах 13,1−13,4%.

Содержание нитратного азота в слое почвы 0−20 см изменялось под влиянием способов ее обработки. Так, в начале весенней вегетации озимой ржи в варианте со вспашкой этот показатель составил в среднем за период исследований 14,2 мг/кг почвы. На фоне чизелевания он уменьшался до 10,2 мг/кг почвы, а в вариантах с дискованием и прямым посевом — до 7,1 и 6,8 мг/кг почвы, т. е. на 28,2−52,1%. Перед уборкой озимой ржи на зеленую массу эта закономерность сохранялась.

Способы обработки почвы под озимую рожь на фоне применения осенью высокоэффективного гербицида существенно не различались по влиянию на засоренность посевов, и численность сорняков по изучаемым вариантам не превышала 8−13 шт./м², т. е. была значительно ниже экономического порога вредоносности сорных растений для этой культуры.

Различия по содержанию нитратного азота в пахотном горизонте по вариантам опыта обусловили неодинаковое влияние изучаемых способов обработки почвы на урожайность озимой ржи на зеленую массу. Характер этих различий зависел от применения азотных удобрений. Установлено, что на закрепленных площадках (1 м²), где для искусственного создания безазотного фона во время внесения азотных удобрений размещался экран из полиэтиленовой пленки, который затем убирали, различия по урожайности зеленой массы озимой ржи между вспашкой и другими способами обработки почвы были наибольшими и являлись достоверными (табл. 2).

Таблица 2. Влияние способов основной обработки почвы на урожайность зеленой массы озимой ржи, ц/га.

Если по вспашке на безазотном фоне этот показатель составил в среднем за период исследований 223 ц/га, то по чизелеванию, дискованию и прямому посеву — 192; 182 и 171 ц/га, т. е. соответственно на 13,9; 18,4 и 23,3% меньше. На фоне N60 и N80 эти различия между вспашкой и другими изучаемыми вариантами обработки почвы были менее существенными и не всегда являлись достоверными, составив соответственно в среднем 1,4; 5,7; 9,7% и 0,7; 4,8; 7,8%.

Анализ урожайности зеленой массы озимой ржи показывает, что в варианте с прямым посевом на фоне N₈₀ этот показатель составил в среднем за период исследований 270 ц/га, а на варианте со вспашкой при использовании азота в дозе N₆₀ — 279 ц/га, т. е. только на 3,3% больше. Следовательно, на среднеокультуренной дерново-подзолистой легкосуглинистой почве для получения примерно равной урожайности зеленой массы озимой ржи по вспашке и прямому посеву в последнем случае потребовалось внести минерального азота больше на 20 кг/га д.в.

Скашивание сорных растений до их обсеменения одновременно с зеленой массой озимой ржи обусловило тот факт, что в вариантах с чизелеванием, дискованием и прямым посевом потенциальная засоренность верхнего слоя почвы была ниже, чем по вспашке, которая извлекает из нижних слоев почвы значительное количество жизнеспособных семян сорняков. Поэтому численность сорных растений в посевах вико-овсяной смеси, которую возделывали после уборки озимой ржи, при отказе от отвальной обработки почвы снижалась в среднем за период исследований с 151 до 62−116 шт./м², т. е. на 23,2−58,9%. Наименьшим этот показатель был в варианте с прямым посевом.

Способы основной обработки почвы оказывали неодинаковое влияние на ее влажность. Если по вспашке, чизелеванию и дискованию этот показатель при появлении всходов вико-овсяной смеси в среднем за период исследований находился в пределах 9,9−10,2%, то по прямому посеву он был выше и составил 12,1% (табл. 3).

Таблица 3. Влияние способов основной обработки на влажность почвы и содержание в ней нитратного азота в посевах поукосной вико-овсяной смеси

Подобная закономерность отмечалась также перед уборкой вико-овсяной смеси, и влажность почвы в варианте с прямым посевом была в среднем на 1,5−2,0% выше по сравнению с другими способами обработки почвы. В то же время при прямом посеве содержание нитратного азота в пахотном горизонте было в 1,42 раза меньше по сравнению с отвальной вспашкой, что создавало в последнем случае более благоприятные условия для азотного питания растений.

В условиях недостаточной обеспеченности влагой поукосная вико-овсяная смесь сформировала невысокую урожайность зеленой массы. Наибольшей она была в варианте со вспашкой, где отмечался более благоприятный режим азотного питания растений по сравнению с другими способами обработки почвы. На фоне применения азота в дозе N₄₀ урожайность зеленой массы по вспашке составила в среднем за период исследований 139 ц/га, а по чизелеванию, дискованию и прямому посеву — соответственно 133, 124 и 123 ц/га, т. е. на 4,3, 10,8 и 11,5% ниже. При использовании N₆₀ этот показатель по вспашке увеличился до 152 ц/га, а различия с другими вариантами снижались и находились в пределах 3,9−7,2%, являясь не всегда достоверными (табл. 4).

Таблица 4. Влияние способов основной обработки почвы на урожайность зеленой массы поукосной вико-овсяной смеси, ц/га

Сопоставление урожайности зеленой массы вико-овсяной смеси в среднем за период исследований по вспашке на фоне N₄₀ (139 ц/га) и прямому посеву на фоне N₆₀ (141 ц/га) подтверждает значимость повышения уровня азотного питания при отказе от интенсивной обработки почвы. Необходимо отметить, что в варианте с прямым посевом поукосной вико-овсяной смеси из-за отрастания предшествующей озимой ржи на долю последней приходилось 10,1−11,3% зеленой массы.

После уборки поукосной вико-овсяной смеси в середине августа в опыте высевалась третья культура уплотненного занятого пара — горчица белая на зеленую массу, которую также возделывали по вспашке, чизелеванию, дискованию, прямому посеву. Установлено, что в последнем случае, как и при выращивании вико-овсяной смеси, влажность пахотного горизонта была выше по сравнению со вспашкой, и различия между этими вариантами по указанному выше показателю составили в фазу всходов горчицы белой в среднем за период исследований 0,8%, а перед уборкой — 2,7%. Результаты исследований показали, что и в посевах горчицы белой перед ее уборкой в варианте с прямым посевом в необработанную почву отмечалась тенденция к снижению содержания нитратного азота по сравнению со вспашкой, и этот показатель уменьшился с 3,69 до 3,33 мг/кг, т. е. в 1,11 раза (табл. 5). почва удобрение урожайность пар Таблица 5. Влияние способов основной обработки на влажность почвы и содержание в ней нитратного азота в посевах поукосной горчицы белой (среднее за 2011;2012 гг.)

Безотвальная, мелкая обработка почвы и прямой посев способствовали формированию несколько меньшей засоренности посевов горчицы белой, чем вспашка, и численность сорняков в указанных выше вариантах составила соответственно в среднем 36, 29, 19 и 41 шт./м².

Горчица белая из-за своих биологических особенностей характеризуется более высокой потребностью в азоте, чем озимая рожь и вико-овсяная смесь. Поэтому ухудшение азотного режима почвы при отказе от вспашки обусловило более значимое снижение урожайности зеленой массы горчицы белой, которая на фоне N₆₀ достоверно уменьшилась по чизельной, дисковой обработке и прямому посеву в сравнении со вспашкой (127 ц/га) в среднем за период исследований соответственно на 8,7; 8,7 и 17,3%. На фоне N₈₀, где по вспашке в среднем за период исследований была получена урожайность зеленой массы горчицы белой 141 ц/га, различия по этому показателю с другими изучаемыми способами обработки почвы были менее существенными и составили соответственно 4,3; 5,0 и 16,3%, являясь достоверными только по прямому посеву. При этом необходимо отметить, что из общей биомассы растений 27,1−29,5% приходилось на предшествующие озимую рожь и вико-овсяную смесь. Обращает на себя внимание тот факт, что в варианте с прямым посевом и дозой азота N₈₀ урожайность зеленой массы горчицы белой не достигла уровня, отмеченного в варианте со вспашкой и применением дозы азота на 20 кг д.в./га меньше. Этот показатель в последнем случае был на 12,4% выше (табл. 6).

Таблица 6. Влияние способов основной обработки почвы на урожайность зеленой массы поукосной горчицы белой, ц/га

Оценивая суммарный сбор абсолютно сухого вещества по трем культурам уплотненного занятого пара, можно заключить, что в варианте со вспашкой при использовании более низкого уровня азотного питания растений этот показатель составил 81,5 ц/га и был выше по сравнению с чизелеванием, дискованием и прямым посевом соответственно на 4,1; 8,5 и 13,5%. В блоке опыта, где доза азота была на 20 кг/га д.в. выше, эти различия были менее существенными и составили 2,7; 5,7 и 10,3% (табл. 7).

Таблица 7. Суммарный сбор абсолютно сухого вещества по трем культурам уплотненного занятого пара, ц/га (среднее за 2011;2012 гг.)

Анализ полученных результатов дает основание считать, что на среднеокультуренной дерново-подзолистой легкосуглинистой почве в уплотненном занятом пару замена вспашки чизелеванием и дискованием под все возделываемые культуры при дополнительном использовании N₂₀ не приводит к снижению суммарного сбора абсолютно сухого вещества. Прямой посев в этом случае не обеспечил этот показатель на уровне вспашки, и он был в среднем на 2,5% ниже, что связано с уменьшением урожайности зеленой массы горчицы белой, которая характеризуется повышенной потребностью в азоте.

Заключение

• 1. При возделывании в уплотненном занятом пару озимой ржи, вико-овсяной смеси и горчицы белой на зеленую массу замена вспашки чизелеванием, дискованием и прямым посевом в необработанную почву не приводила к существенному увеличению засоренности этих культур. При этом в сравнении со вспашкой отмечалась тенденция к повышению влажности пахотного горизонта на 0,8−2,7% по прямому посеву вико-овсяной смеси и горчицы белой. По чизелеванию и дискованию различия по этому показателю с отвальной обработкой почвы были менее значимы.
• 2. Уменьшение интенсивности обработки почвы способствовало снижению накопления в пахотном горизонте нитратного азота. В наибольшей степени эта закономерность отмечалась при использовании прямого посева, где перед уборкой озимой ржи указанный выше показатель уменьшился в сравнении со вспашкой в среднем в 1,8, вико-овсяной смеси — в 1,4 и горчицы белой — в 1,1 раза.
• 3. Различия по содержанию нитратного азота в пахотном горизонте обусловили неодинаковое влияние изучаемых способов обработки почвы на урожайность возделываемых культур. При использовании минимальной из рекомендованных доз азота, которая составляла в опыте для озимой ржи N₆₀, вико-овсяной смеси — N₄₀ и горчицы белой — N_60, замена вспашки чизелеванием, дискованием и прямым посевом приводила к снижению урожайности зеленой массы озимой ржи соответственно на 1,4; 5,4 и 9,7%, вико-овсяной смеси — на 4,3; 10,8 и 11,5%, горчицы белой — на 8,7; 8,7 и 17,3%. При увеличении дозы азота на 20 кг/га д.в. эти различия снижались и составили у озимой ржи соответственно 0,7; 4,8 и 7,8%, вико-овсяной смеси — 3,9; 6,6 и 7,2%, а горчицы белой — 4,3; 5,0 и 16,3%.
• 4. Прямой посев озимой ржи и вико-овсяной смеси обеспечил при дополнительном внесении N₂₀ примерно такую же урожайность зеленой массы, как вспашка с использованием минимальной из изучаемых доз азота. Для горчицы белой дополнительное внесение N₂₀ не компенсировало уменьшения интенсивности обработки почвы при использовании прямого посева, и урожайность зеленой массы в последнем случае была в среднем на 7,1% ниже по сравнению со вспашкой, где использовали азот в минимальной дозе.
• 5. На среднеокультуренной дерново-подзолистой легкосуглинистой почве замена вспашки чизелеванием и дискованием в уплотненном занятом пару под все возделываемые культуры при дополнительном внесении N₂₀ не приводила к снижению суммарного сбора абсолютно сухого вещества. Прямой посев в этом случае не обеспечил указанный выше показатель на уровне вспашки, и он был в среднем на 2,5% ниже, что связано с уменьшением урожайности зеленой массы горчицы белой, отличающейся повышенной потребностью в азоте.

• 1. Обработка почвы в ресурсосберегающем природоохранном земледелии: аналитический обзор / Л. А. Булавин [и др.]. — Жодино, 2009. — 30 с.
• 2. Гуреев, И. И. Минимизация обработки почвы и уровень ее допустимости / И. И. Гуреев // Земледелие. — 2007. — № 4. — С. 25−28.
• 3. Ермоленков, В. В. Земледелие / В. В. Ермоленков, А. А. Шелюто, В. Н. Прокопович. — Минск: Ураджай, 1998. — 367 с.
• 4. Заленский, В. А. Обработка почвы и плодородие / В. А. Заленский, Я. У. Яроцкий. — 2-е изд., перераб и доп. — Минск: Беларусь, 2004. — 542 с.
• 5. Кирюшин, В. И. Минимизация обработки почвы: итоги дискуссии / В. И. Кирюшин // Земледелие. — 2007. — № 4. — С. 28−30.
• 6. Кирюшин, В. И. На пути модернизации земледелия / В. И. Кирюшин // Наше сельское хозяйство. — 2012, май. — С. 46−49.
• 7. Макаров, И. П. Приемы окультуривания дерново-подзолистых почв в Кировской области / И. П. Макаров // Земледелие. — 2007. — № 3. — С. 12−13.
• 8. Нагорский, И. С. Снижение ресурсопотребления и повышение качества обработки почвы на основе использования новых комбинированных почвообрабатывающих машин / И. С. Нагорский, В. В. Азаренко // Роль адаптивной интенсификации земледелия в повышении эффективности аграрного производства: материалы Междунар. науч.-практ. конф. / БелНИИЗК; редкол.: В. Н. Шлапунов [и др.]. — Жодино, 1998. — Т. 1. — С. 250−256.
• 9. Симченков, Г. В. Влияние систем обработки почвы на засоренность посевов и продуктивность севооборотов / Г. В. Симченков, Н. Г. Бачило, Д. Г. Симченков // Актуальные проблемы борьбы с сорной растительностью в современном земледелии и пути их решения: материалы Междунар. науч.-практ. конф. / БелНИИЗК; редкол.: В. Н. Шлапунов [и др.]. — Жодино, 1999. — Т. 1. — С. 86−93.
• 10. Симченков, Г. В. Обработка почвы в интенсивном земледелии: рекомендации / Г. В. Симченков, В. И. Барташевич, Л. Д. Барташевич. — Минск, 1992. — 58 с.
• 11. Шишов, Л. Л. Критерии и модели плодородия почв / Л. Л. Шишов, И. И. Карманов. — М., 1987. — 316 с.