Спецвозможности
Аналитика

Регулирование и оптимизация агрофизических свойств почвы

08.02.2021
6078
Регулирование и оптимизация агрофизических свойств почвы фото, иллюстрация

Технологические мероприятия (переворачивание, перемешивание, измельчение, рыхление, выравнивание, уплотнение, подрезание сорняков, образование гребней) являются следствием процесса обработки почвы.

 

 

 

 

Согласно действующему Национальному стандарту Украины «Общее земледелие. Термины и определения» термин «рыхление почвы» (Looscening of soil) предусматривает изменение взаимного расположения агрегатов с увеличением объема почвы. Чем проводить рыхление и каким оно должно быть, зависит от почвенных свойств, особенностей технологий в хозяйстве и задач, которые необходимо выполнить. Рыхление может быть мелким или вообще незначительным, когда речь идет о новой (противоэрозийной) нулевой технологии - с прямым посевом без механического воздействия на почву. Если же основной задачей является разрыхление почвы и разрушение плужной подошвы, то однозначно - это будет глубокое рыхление или вообще нарезка щелей для регулирования водного режима почвы и формирование благоприятного пахотного слоя для накопления и хранения воды в осенне-зимний или весенне-летний периоды.

Рис. 1. Надходження побічної продукції з культурами короткоротаційної зернової сівозміни

Современный уровень развития агроформирований, для которых характерны севообороты с короткой ротацией, насыщение их высоколиквидными культурами зернового направления, дефицит органических удобрений с заменой их побочной продукцией культур для поддержания благоприятного баланса органического вещества в почве - все это привело к нарушениям классических севооборотов и систем почвообработки в них. Совершенствование системы основной обработки почвы направляется на оптимизацию агрофизических свойств, уменьшение расходов продуктивной влаги и питательных веществ, защиту почв от водной и ветровой эрозии.

Водный режим почвы, состоящий из поступления, перераспределения, накопления и испарения влаги, зависит от агрофизических свойств профиля. Среди основных задач обработки - изменение строения, формирования оптимального структурно-агрегатного состояния почвы, которые, в свою очередь, должны обеспечивать формирование благоприятных водно-воздушного, теплового и питательного режимов, усиление кругооборота питательных веществ путем заделки и перемешивания в почве растительных остатков и удобрений, то есть интенсификацию микробиологических процессов.

Следует отметить, что для получения устойчивых урожаев и реализации производительности сорта или гибрида определенной агрокультуры нужно постоянно проводить мониторинг агрофизических свойств почвы и регулировать сопутствующие факторы реализации потенциала. Рассматривая агрофизическую часть почвы, стоит обратить внимание на современные, достаточно удобные в пользовании, приборы - пенетрометры (Datafield GPS, Wile Soil и ЛАНМ, которые согласованы со стандартом ASAE S313.3). С их помощью в сжатые сроки можно оценить те или иные изменения в почве и нанести данные графически на карту конкретного поля хозяйства.

Для установления эффективности способов основной обработки в качестве меры регулирования агрофизических свойств ученые проводили ряд исследований, сосредоточенных в длительном стационарном опыте отдела обработки и борьбы с сорняками ННЦ «Институт земледелия НААН». Почва опытного поля - серая лесная крупнопылевато-легкосуглинковая. Способы обработки: разноглубинная вспашка на 28-30 см (контроль), плоскорезное рыхление на 28-30 см, чизельные рыхление на 43-45 см и дискование на 10–12 см.

Рис. 2. Надходження побічної продукції культур сівозміни та її вплив на щільність складення сірого лісового ґрунту, г/см3

Установлено, что закономерности изменения плотности (процесса разуплотнения) почвы связаны со способом и глубиной основной обработки, принципом действия рабочих органов и количеством побочной продукции предшественника, которую заделывают в почву. При безотвальных способах обработки основная масса побочной продукции предшественника размещается в верхнем, 0-10 см, слое почвы, тогда как при отвальных, в частности, вспашке, - она ​​локализуется в слое 20-30 см. При вспашки создается более гомогенная среда с насыщением биомассой культур обрабатываемого пахотного слоя по сравнению с безотвальной обработкой, что приводит к формированию более рыхлого верхнего слоя (0-10 см) и уплотненного нижнего слоя в пределах 10–30 см.

В среднем за севооборот в почву с побочной продукцией и корневыми остатками поступало 10,2 т/га. В частности, под кукурузу при отвальной и дифференцированной системах обработки в почву заделывали 6,03 т/га соломы пшеницы озимой, тогда как при одноглубинной дисковой она была на 8% меньше. Количество побочной продукции после культур короткоротационного зернового севооборота было разным: например, после кукурузы поступало 12,36 т/га, или 49%, пшеницы - 5,8 т/га, или 23%, ячменя - 4,76 т/га, или 19%, и сои - 2,41 т/га, или 9%, общего объема за севооборот (рис. 1). Соответственно, наибольшее количество биомассы запахивали в почву после кукурузы, где нетоварная часть урожая вместе с корневыми остатками составила 18,9 т/га, что на 9 т больше количества биомассы, которая оставалась после пшеницы озимой.

Рис. 3. Диференціація профілю орного шару сірого лісового ґрунту з локалізацією рослинних решток кукурудзи, %. Диференційована система обробітку передбачає проведення основного обробітку ґрунту залежно від біологічних вимог культури. У розрізі сівозміни проводили такі обробітки: різноглибинна оранка на 10–30 см (пшениця озима, ячмінь), плоскорізне розпушування на 28–30 см і глибокий чизельний обробіток на 43–45 см (під кукурудзу)Вклад бобовой культуры - сои в поступление органической массы был маленьким: ее стеблей и корневых остатков в поле оставалось 3,86-4,27 т/га, что составляло 9% общей массы побочной продукции. Поступление органической массы после культур короткоротационного севооборота можно разместить в порядке уменьшения следующим образом: кукуруза на зерно (49%) - пшеница озимая (23%) - ячмень яровой (19%) — соя (9%).

На формирование агрофизического состояния почвы существенно влияла заделка побочной продукции культур севооборота, выполняющая роль «каркаса» и дренажа, особенно на бесструктурных почвах, которые сильно заплывают. Для таких почв характерной особенностью являются существенные изменения исходных параметров физических свойств. В среднем по севообороту при разноглубинной отвальной (на 10-28 см) и дифференцированной (на 10-45 см) системах землеобработки в почву поступало одинаковое количество побочной продукции - 6,53-6,68 т/га, или на 7 и 10% больше, чем при разноглубинной плоскорезной - на 10-30 см и одноглубинной дисковой - на 10-12 см системах основной обработки. При вспашке наблюдалось равномерное по сравнению с плоскорезным рыхлением и дискованием, распределение остатков предшественника по профилю почвенного слоя 0-30 см. Наименьшее количество остатков (27%) локализовалась в слое 0-10 см. Причем плотность почвы в слое 0-10 см была выше на 0,08-0,11 г/см3 по сравнению с аналогичным значением при дисковании и чизельной обработке, тогда как в слое 10-30 см - была ниже на 0,03–0,05 г/см3 (рис. 2).

Рис. 4. Твердість ґрунту в полі кукурудзи залежно від способів основного обробітку та пошарової локалізації побічної продукції попередника, кгс/см2

При безотвальных обработках основная масса остатков предшественника (50-72%) локализовалась в слое 0-10 см, тогда как в слое 10-30 см она была 28-50%. Соответственно, плотность слоя почвы 0-10 см составляла 1,21-1,24 г/см3. В слое 10-30 см при количестве остатков предшественника 1,03 и 0,62 т/га произошло значительное уплотнение почвы на время уборки урожая - до 1,48 и 1,51 г/см3. При длительных безотвальных обработках слой почвы 0-30 см существенно дифференцировался по основным агрофизическими показателям почвы на верхний рыхлый слой 0-10 см с плотностью сложения 1,3-1,33 г/см3 и твердостью 6,0-6,5 кгс/см2 и уплотненный нижний (10-30 см) с соответствующими показателями - 1,48-1,54 г/см3 и 11,6- 13,2 кгс/см2. При вспашке и чизельном рыхлении слой 0-30 см характеризовался гомогенной физической средой с параметрами 1,4-1,44 г/см3 и 8,8-9,3 кгс/см2 соответственно.

Низкий уровень поступления побочной продукции сои под пшеницу, в среднем на фоне основной обработки - 1,24 т/га, обусловил повышение плотности сложения почвы до 1,46 г/см3. Побочная продукция, которую заделывали в следующий посев кукурузы, была в 4,5 раза меньше количества, которое заделывали под пшеницу. Соответственно, плотность сложения почвы в поле кукурузы, под которую заделывали 5,5-6 т/га соломы пшеницы озимой, была в пределах 1,37- 1,4 г/см3. В поле ячменя ярового, под который заделывали побочную продукцию кукурузы - 10 т/га, плотность сложения почвы была самой низкой среди культур в севообороте - 1,32 г/см3 (рис. 3). Таким образом, установлена тесная зависимость плотности серой лесной почвы от количества и послойной локализации послеуборочных остатков культур севооборота в профиле обрабатываемого слоя. В любом случае это влияние было не меньшим, чем от глубины и способа основной обработки почвы.

Твердость является одним из основных показателей, по которым характеризуют физическое состояние почвы, оценивают среду, в которой растет и развивается растение. Формирование показателей твердости почвы на уровне 35-40 кгс/см2, что является одним из признаков наличия плужной подошвы, резко замедляет проникновение корней в нижние слои, а иногда и вообще препятствует этому. Исследованиями установлено, что при плоскоризной и чизельной обработках твердость почвы в 0-10-сантиметровом слое была самой низкой - 2,2 кгс/см2, что было обусловлено особенностью безотвальных обработок - перемешиванием верхнего слоя почвы с остатками предшественника (пшеница озимая).

Это существенно снижало заплывание почвы после дождей, особенно ливневых, которые довольно часто выпадали после посева кукурузы. При вспашке твердость почвы в слое 0-10 см, где локализовалось 27% остатков предшественника, была выше на 1,9 кгс/см2 по сравнению с безотвальной обработкой. В слое почвы 10-30 см твердость почвы при безотвальных обработках и вспашке не превышала оптимальных значений (5-8 кгс/см2) и составила 3,5 кгс/см2, тогда как при дисковании она была выше контроля на 2,2 кгс/см2 (рис. 4).

Локалізація побічної продукції кукурудзиРасчеты, проведенные в ходе исследований, свидетельствуют о разном влиянии систем основной обработки почвы на агрофизические свойства, продуктивность культур и севооборота в целом. В короткоротационном зерновом севообороте на серой лесной почве при использовании побочной продукции на удобрение при дифференцированной системе основной обработки почвы формировались благоприятные водно-физические свойства и питательный режим почвы. Это обеспечило формирование производительности на уровне 5,3 зерновых и 6,4 т/га кормовых единиц. При плоскорезном рыхлении и дисковании производительность культур была ниже, чем при отвальной системе, на 6-7%. В целом, доля участия кукурузы в формировании продуктивности короткоротационного зернового севооборота составляла 41% общей производительности севооборота, что выше, чем продуктивность растений сои, пшеницы и ячменя, на 14, 15 и 19% соответственно.

В результате исследований получено новое понимание оптимального профиля пахотного слоя, в котором минимальное влияние на производительность кукурузы имеет рыхление верхнего слоя почвы, 0-10 см, при проведении безотвальной обработки и существенно положительно влияет на снижение плотности почвенного сложения в слоях почвы 10-20 и 20-30 см при распашке и чизельном рыхлении. За вегетационный период наблюдается динамичность показателя равновесной плотности серой лесной крупнопылевато-легкосуглинковой почвы, которая в полях севооборота определяется массой побочной продукции, которую заделывают в поле предшественника, ее локализацией по профилю слоя обрабатываемой при различных систем основной обработки почвы.

 

Н. Борис, канд. с-х. наук, старш. научн. сотрудник отдела агропочвоведения и почвенной микробиологии, ННЦ «Институт земледелия НААН»

Журнал «Пропозиція», №11, 2019 р.

Интервью
Каролин Спаанс, советник по вопросам сельского хозяйства Посольства Королевства Нидерланды в Украине
Каролин Спаанс с августа 2016-му занимает должность советника по вопросам сельского хозяства Посольства Королевства Нидерланды в Украине. Мы решили поинтересоваться наиболее перспективными
Земельная реформа отнюдь не завершилась с принятием закона об обороте сельскохозяйственных земель. Она требует принятия сопутствующих законов и подзаконных актов, обеспечивающих функционирование рынка земли. О судьбе этих законов и... Подробнее

1
0