Спецвозможности
Технологии

Мульчирование почвы: риски и приоритеты

30.07.2021
2519
Мульчирование почвы: риски и приоритеты фото, иллюстрация

Негативные факторы обработки можно устранить путем усовершенствования севооборота, компенсации потерь питательных веществ путем внесения минеральных удобрений, повышения требований к регламентам применения химических средств защиты растений от сорняков, болезней и вредителей, внедрения новейших технологий допосевной обработки почвы и посева.

 

 

 

 

 

Научные подразделения Института зерновых культур проводили длительные полевые исследования, целью которых было совершенствование системы мульчирующей обработки почвы в севооборотах короткой ротации (чистый пар - озимая пшеница - подсолнечник, чистый пар - озимая пшеница - яровой ячмень) с использованием всей побочной продукции выращиваемых культур.

В частности, при отвальной системе обработки (контроль) осенью проводили вспашку плугом ПЛН-4-35 глубиной: черный пар - 25-27, ячмень и подсолнечник - 20-22 см. При мелкой безотвальной мульчирующей - рыхлили почву дисколаповым комбинированным агрегатом КР- 4,5 в раннем пару (весной) и под яровые культуры (осенью) на глубину 12-14 см. Районированные сорта и гибриды выращивали на двух агрохимических фонах, которые предусматривали заделку измельченной листостебельной массы растений без минеральных удобрений с внесением туков по результатам почвенного тестирования (пшеница - N30-60, ячмень - N60, подсолнечник - N30P30K30). Другие элементы агротехники - общепринятые для зоны Степи.

Для получения соответствующей доказательной базы данных изучали изменения основных свойств и режимов почвы на разных агрофонах с привлечением в круговорот незерновой части урожая. Установлено, что мульчирующая обработка парового поля улучшает структуру чернозема обыкновенного на время высева озимых, в частности снижает его распыленность в слое 0-10 см, который непосредственно подпадает под антропогенное влияние, до безопасной отметки 6-7,7%. Содержание агрономически ценных агрегатов размером 10-0,25 мм в почве, наоборот, росло по сравнению с проведением пахоты, и достигало в конце периода парования поля 88-90%. По уровню этих показателей можно утверждать, что при положительном балансе биогенных соединений, наличии достаточного количества энергетического материала и без проявления почвенной эрозии воспроизведение структуры почвы на ранних парах происходит в режиме саморегуляции, присущем природным аналогам залежи или целины.

Характерным признаком строения почвы во время посева озимой пшеницы при мелкой безотвальной обработке следует считать уплотнённость подсеменного почвенного слоя 10-30 см (1,28- 1,31 г/см3 против 1,25 г/см3 в контрольных вариантах). При этом после ярового ячменя, где на поле сохранялось 1,5-2 т/га измельченной соломы, наблюдали постепенное разуплотнение чернозема по всему профилю пахотного слоя. После подсолнечника, растительные остатки которого очень ломкие и быстро заделываются в почву, объемная масса слоя 10-30 см в конце парования поля заметно росла и в отдельные годы превышала оптимальные параметры на 0,05-0,06 г/см3.
 
Аналогичная закономерность выявлена ​​и в процессе изучения твердости почвы. Однако рост величины плотности и сопротивления почвы при мульчирующей обработке ни разу не привело к угнетению растений на ранних этапах органогенеза. Возможные негативные последствия этого явления нивелировались благодаря оптимизации структурного состояния и влажности почвы.

Исследуемые агроприемы заметно меняли гумусное состояние и питательный режим чернозема. При исходной гумусованности пахотного слоя 4,2% в завершение второй ротации содержание общего гумуса под подсолнечником и ячменем на участках с заделкой в ​​почву побочной продукции (без туков) составило 4,23- 4,25%, а при сочетании с внесением минеральных удобрений - выросло до 4,28- 4,31%. Наблюдалась тенденция к усилению темпов гумусонакопления при мелкой мульчирующей обработке, что происходило исключительно благодаря обогащению верхнего (0-10 см) слоя почвы, вероятно, вследствие локализации в ограниченном почвенном среде значительного количества органического субстрата, а также оптимизации водно-физических свойств почвы. По заключению ученых, систематическое применение минимальных почвозащитных технологий в севообороте способствует повышению степени гидроморфности черноземов в сезонном и годовом циклах, что является весомым фактором улучшения условий трансформации послеуборочных и корневых остатков, продуктов физиологической деятельности почвенной биоты и растений.

Применение минеральных удобрений на фоне использования побочной продукции выращиваемых культур обуславливало увеличение количества нитратов в пахотном слое относительно неудобренного фона от 8,7-12,1 до 20,1-23,5 мг/кг. При этом как фактическое содержание N-NO3 в почве (до компостирования), так и потенциальные возможности ее по мобилизации азота (после искусственной инкубации) были выше в вариантах почвообработки с применением пахоты. Известно, что при одинаковых исходных условиях микробиологическая активность почвы растет преимущественно при создании сравнительно гомогенного по плодородию пахотного слоя, увеличении глубины его рыхления, а также глубины локализации туков и органических веществ.

Содержание кислоторастворимых соединений фосфора и калия в почве, определенное по методу Чирикова, в вариантах без внесения туков классифицируют как повышенное (соответственно - 133-140 и 98-112 мг/кг), в случае заделки побочной продукции совместно с удобрениями - как высокое (160 -169 и 130- 142 мг/кг). Расхождения в показателях соответственно со способами обработки находились в пределах погрешности опыта. В то же время при использовании более чувствительного метода Мачигина (экстрагент - 1% углекислый аммоний) прослеживалась преимущество отвальной обработки над безотвальной по количеству P2O5 и К2О в пахотном слое чернозема, которое в относительных величинах составило 3–12%.

По уровню накопления осенне-зимних осадков необработанный с осени агрофон преобладал вспашку зяби. На участках раннего пара формировался плотный защитный экран, образованный стоячей стерней, измельченной соломой и отмершей растительностью. В пределах фона наблюдалось существенное снижение скорости ветра в приземном воздушном пространстве, более раннее и более равномерное задержания снега, повышение его вязкости и плотности. В сочетании с высокой буферной и удерживающей способностью раннего пара это обуславливало меньшие потери воды из-за ее стока, испарения, вымерзания и выдувания, способствовало увеличению коэффициента усвоения осадков и дополнительному накоплению влаги в корнеактивном слое почвы (0-150 см) по сравнению со вспашкой на 35-131 м3/га.

Количество влаги, потерянной во время пребывания поля под паром, определялось как синоптическими условиями, так и агротехническими мероприятиями. Например, в засушливые годы потери ее из почвы составляли 323-709 м3/га (26,1-40,3%) общих весенних исходных запасов, а в дождливую погоду - не превышали 15-52 м3/га (0,6-2,8%). Процессы испарения воды (преимущественно из слоя 0-50 см) усиливались при глубокой вспашке и тормозились при весенней мелкой безотвальной обработки, что объясняется наличием здесь уплотненного слоя почвы и достаточно высокой степенью проективного покрытия ее поверхности растительными остатками.

Благодаря формированию плотного стеблестоя пшеницы с осени и периодическим оттепелям зимой, атмосферные осадки хорошо впитывались почвой. В посеве озимых за холодный период года происходило пополнение запасов продуктивной влаги в слое 0-150 см (40-60 мм). Достаточная влагообеспеченность посевов весной создавалась как по черному (218-224 мм), так и по раннему пару (216-221 мм). То есть, использование последнего в системе мульчирующее обработки обеспечивает почти полное (90-92% предельной полевой влагоемкости) восстановление ресурсов почвенной влаги, запасы которой даже при незначительном количестве агрономически полезных дождей во время весенне-летней вегетации растений гарантируют получение устойчивого урожая зерна и позволяют избежать пагубного влияния засухи.

В среднем за годы исследований весенние влагозапасы в слое 0-150 см под ярым ячменем при вспашке составили 201, при мульчирующей почвообработке - 200 мм, под подсолнечником - соответственно 183 и 180 мм. Разница в показателях между вариантами не превышала 4-7 мм при мягкой зиме, периодических оттепелях, незначительном промерзании и быстром оттаивании почвы весной. Преимущество вспашки в дополнительном накоплении воды наблюдали в годы с морозной снежной зимой, медленным и длительным снеготаянием. А безотвальное рыхление давало лучшие результаты при недоборе нормативной суммы осадков в течение декабря - февраля, при зиме без наличия снежного покрова и в условиях активного ветрового режима. Повышенная аккумулятивная и влагосберегающая способность стерневого агрофона обусловлены меньшей площадью испарительной поверхности, наличием защитного экрана и сохранением естественного «дренажа» после отмирания корней предшествующей культуры.

Формирование продуктивности растений при различных системах обработки в опыте происходило при должном исходном увлажнении почвы и корректировалось совокупным влиянием факторов севооборота и удобрения. Так, при размещении озимой пшеницы по подсолнечниковому пару варианты пахоты и мелкого рыхления пласта по урожайности зерна оказались равноценными между собой (6,31-6,60 и 6,30-6,66 т/га соответственно). Зато в варианте выращивания озимых по стерневому предпредшественнику разница в показателях в пользу отвальной обработки в среднем составляла 0,17-0,25, а в отдельные годы достигала даже 0,28-0,56 т/га.

Одним из вероятных объяснений этого явления можно считать ухудшение азотного питания растений весной вследствие иммобилизации и нисходящей миграции нитратов (особенно в дождливую прохладную погоду), поскольку запасы N-NO3 в пахотном слое под озимыми при мелкой почвообработке в фазе весеннего кущения были на 6,4-11,1% меньше по сравнению с вариантами зяби. В таком случае подкормка озимых селитрой должна быть обязательным агроприемом, который снижает вероятность закрепления азотных соединений микробным комплексом и создает предпосылки для интенсивного течения нитрификации. Подтверждением этого тезиса служит факт повышения на фоне мульчирования эффективности азотных удобрений, от применения которых в среднем получена прибавка урожая зерна 0,28 т/га против 0,20 т/га - в варианте с применением вспашки.

Вероятной причиной снижения производительности озимой пшеницы по стерневому раннему пару может быть также негативное влияние корневых гнилей. Степень поражения растений возбудителями этой болезни при мульчирующей обработке в опыте была выше, чем при отвальной, и достигала 11–12%.

Показательно, что азотную подкормку растений озимых на пятом этапе органогенеза (фаза в трубку) обеспечило получение продовольственного зерна 3-го класса в пяти случаях из шести. Зато на фоне без удобрений вероятность получения качественной продукции в опытах не превышала 33%, что является неприемлемым, учитывая ценность предшественника. Даже полегание посевов, которое отмечали в отдельные годы на удобренных участках, существенно не ухудшало базовые показатели качества зерна. Согласно усредненным данным, внесение N30-60 позволило повысить содержание белка в зерне от 10,2 до 11,7%, клейковины - от 18 до 24%. Такое улучшение качества зерна позволило отнести его к третьему классу (против шестого - без внесения азотных удобрений), что свидетельствует о целесообразности корректировки азотного питания озимой пшеницы в паровом поле с помощью почвенного тестирования с учетом динамики водного режима чернозема, биологии растений и факторов погоды.

В зерно-паро-пропашном севообороте по уровню урожайности семян подсолнечника вспашка не имела существенных преимуществ по сравнению с мелкой обработкой почвы (соответственно 2,30-2,48 и 2,22-2,44 т/га). Относительно длительный период от начала весенне-полевых работ до высева масличной культуры позволяет выполнить на поле ряд технологических операций, обеспечивающих измельчение, рыхление и частичное перемешивание почвы и, как следствие, создают на стерневом агрофоне благоприятные начальные условия для жизнедеятельности микробных популяций, разложения пожнивных остатков и высвобождения иммобилизованных азотных соединений в почвенный раствор.

Повышению конкурентоспособности вариантов минимальной обработки почвы при выращивании масличной культуры способствуют широкорядный способ посева (незначительная вероятность забивания растительными остатками) и конструктивные особенности комбинированных полозообразных сошников сеялки СУПН-8, которые хорошо копируют микрорельеф поля, формируют посевную щель с твердым и ровным семенным ложем. Легкие резиновые прикатывающие коточки гарантируют сохранение гранулярности надсеменного слоя, достаточной для беспрепятственного продвижения на почвенную поверхность подсолнечных ростков​.

В зерно-паровом севообороте по эффективности влияния на урожайность ярового ячменя мелкая мульчирующая почвообработка уступала пахоте, в зависимости от фона удобрения, в среднем на 0,31-0,42 т/га. Это явление обусловлено рядом факторов, прежде всего местом размещения пожнивных остатков. Использование обычных паровых культиваторов типа КПС-4 на фоне большого количества соломы существенно ухудшало качество допосевной подготовки поля и посева, при этом доля семян, заделанных в почву сеялкой СЗ-3,6 на меньшую глубину от заданной, достигала 37-42%. При существующем техническом сопровождении технологических процессов трудно создать посевной слой с оптимальными структурой и строением почвы. При засушливой погоде он быстро теряет влагу, что приводит к задержке прорастания семян и изреженности всходов. Негативные явления, связанные с локализацией органической массы предшественника в поверхностном (0-5 см) слое почвы, частично нивелируются при выпадении дождей непосредственно после посева ярового ячменя или когда осадки совпадают во времени с критическими периодами водопотребления зернофуражной культуры.

Снижение урожая при мульчирующей почвообработке объясняется также худшим фитосанитарным состоянием посевов. Повреждения растений ячменя личинками хлебной жужелицы и проволочника в этом варианте, по сравнению со вспашкой, возросло соответственно на 2,9-5,7%, а засоренность посевов - в 1,4-1,7 раза. Также есть вероятность интоксикации почвы и растений вследствие высвобождения фенолов и кислот в процессе разложения в ограниченной среде соломистых остатков озимых.

Решение проблемы заключается прежде всего в совершенствовании технологии выращивания ячменя, в частности применении весной культиваторов, конструкция которых ограничивает колебание стояков в горизонтальной плоскости, и использовании сеялок прямого действия. Последние качественно работают на мелком мульчирующем агрофоне, равномерно (по площади и глубине) заделывают семена во влажную почву, что способствует получению полноценных всходов даже в условиях быстрого нарастания плюсовой температуры воздуха в послепосевний период. Обязательными должны быть меры по оптимизации минерального питания растений и уменьшение численности вредоносных объектов в агрофитоценозах до безопасного уровня.

В общем зерно-паро-пропашной севооборот с полем подсолнечника оказался более продуктивным, чем зерно-паровой с полем ярового ячменя: согласно 3,19-3,42 и 2,80-3,35 т зерновых единиц (з. е.) с 1 га , (табл.). В первом севообороте разные системы обработки почвы (оборотная, мульчирующая) в пределах отдельных фонов удобрения по производительности пашни были тождественны, а во втором - преимущество имел вариант с ежегодной вспашкой (из-за ухудшения агротехнических условий выращивания пшеницы и ячменя на фоне мелкой заделки пожнивных остатков). Внесение туков способствовало повышению продуктивности севооборотов на 5,6–11,7%.

Таким образом, в зерно-паро-пропашном севообороте короткой ротации на фоне использования 4-5 т/га растительных остатков система мульчирующей обработки по уровню урожайности озимой пшеницы и подсолнечника не уступает традиционной вспашке зяби. В зерно-паровом севообороте (пар - озимая пшеница - ячмень) мелкая обработка почвы с привлечением в круговорот большого количества соломы приводит к торможению процессов нитрификации, ухудшению качества предпосевной почвообработки, изрежению стеблестоя и снижению урожайности зерновых колосовых культур.

 

А. Гор­ба­тен­ко, В. Су­дак, В. Ча­бан, Л. Де­сят­ник, И. Га­са­но­ва, кан­ди­да­ты с.-х. на­ук,

ГУ Инсти­тут зер­но­вых куль­тур НА­АН Ук­раины

Журнал «Пропозиція», №3, 2019 р.

Интервью
Заріпов Андрій
Неблагоприятные погодные условия часто вызывают потерю части урожая. Но аграрии могут сохранить финансовую стабильность с помощью агрострахования.
Совсем недавно у Украинской зерновой ассоциации появился новый руководитель - Николай Горбачов. Мы поговорили с ним о проблемах, которые волнуют УЗА, прогнозах на нынешний сезон и личном видении

1
0