Влияние приёмов минимализации обработки на плодородие почвы и урожайность озимой пшеницы в условиях ЦЧР тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.01, кандидат наук Сапрыкин Сергей Владимирович

• Сапрыкин Сергей Владимирович
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Сапрыкин Сергей Владимирович

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА (ОБЗОР 8 ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Развитие приемов основной обработки почвы как фактора 8 плодородия

1.2. Влияние обработки почвы на засоренность посевов 16 сельскохозяйственных культур

1.3. Влияние обработок почвы на плодородие почвы

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Схема опыта и методика исследований

2.2. Краткая характеристика почвенно-климатических условий 34 Центрально-Черноземной зоны и условий проведения исследований

2.3. Характеристика землепользования хозяйства, места проведения 37 исследований

2.4. Погодные условия в годы проведения исследований

3. ФИЗИЧЕСКИЕ И ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ

3.1. Характеристика увлажненности почвенного профиля в 46 зависимости от способов обработки почвы

3.2. Влияние обработок почвы на плотность сложения чернозема 51 обыкновенного

3.3. Структурно - агрегатное состояние почвы

3.4. Влияние обработок почвы на дифференциальную порозность

4. ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ 88 ЭФФЕКТИВНОГО ПЛОДОРОДИЯ

4.1. Нитратный азот

4.2. Доступный фосфор

4.3. Подвижный калий

4.4. Взаимосвязь агрофизических и агрохимических показателей 98 плодородия

5. ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТОК ПОЧВЫ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ 101 ПОКАЗАТЕЛИ ПЛОДОРОДИЯ

5.1. Биологическая активность почвы

5.2. Биологическая активность и размер почвенных агрегатов

6. ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА УРОЖАЙ И КАЧЕСТВО 124 ЗЕРНА ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ

7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 131 ИЗУЧЕННЫХ АГРОПРИЕМОВ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние приёмов минимализации обработки на плодородие почвы и урожайность озимой пшеницы в условиях ЦЧР»

ВВЕДЕНИЕ

Главной зерновой продовольственной культурой, как в России, так и за рубежом является озимая пшеница (Матвеев А.Г., 2015). В связи с этим, увеличение валового производства зерна этой культуры является основной стратегической задачей, обеспечивающей продовольственную и экономическую безопасность страны. При решении этой важнейшей народно-хозяйственной задачи необходимо стремится к снижению себестоимости производимой продукции.

Теоретические и практические вопросы обработки почвы в Центральном Черноземье занимают центральное место научных тематик многих научно - исследовательских учреждений. В результате проведенных работ были предложены, несколько мало затратных приемов, в том числе поверхностные, безотвальные, комбинированные и др.

В традиционной системе земледелия вспашка является основным приемом основной обработки почвы (Медведев В.В., 1982). Но ее применение остается довольно энергоемким и затратным. В последние годы все шире ведутся поиски минимализации приемов основной обработки почвы и в том числе, активное продвижение применения технологии прямого посева (Медведев В.В., 2010). В научной литературе и производственных кругах нет единого мнения об эффективности и целесообразности этого способа обработки почвы. Не нашла должного подтверждения гипотеза использования соломенной мульчи на поверхности почвы. Много возникло дискуссионных вопросов об изменении, прежде всего агрофизических показателей почвы, определяющих ее эффективность (Королев В.А., 2002).

В связи с этим изучение влияния приемов минимализации обработки почвы на продуктивность озимой пшеницы и показатели плодородия являются одной из актуальных задач стоящих перед современным земледелием.

Цель исследований - выявить влияние приемов минимализации обработки чернозема обыкновенного на плодородие почвы и урожайность зерна озимой пшеницы.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучить влияние систем основной обработки почвы, включающих применение прямого посева на агрофизические свойства почвы.

2. Установить изменение влагообеспеченности растений под влиянием приемов минимализации обработки почвы.

3. Выявить изменение плотности сложения и структурного состояния черноземов.

4. Определить влияние систем обработки почвы на биологическую активность и эффективное плодородие почвы.

5. Изучить влияние приемов обработки почвы на урожайность и качество зерна озимой пшеницы.

6. Провести экономическую и биоэнергетическую оценку изучаемых приёмов обработки почвы.

Научная новизна исследований заключается в выявлении закономерностей трансформации агрофизических характеристик обрабатываемого слоя чернозема обыкновенного с использованием современных систем обработки почвы, направленных на минимализацию техногенной нагрузки. При применении технологии прямого посева доказана существенная деградация агрофизических свойств почвы чернозема обыкновенного. Показано снижение количества продуктивной влаги к моменту уборки с 31,7 мм в технологии прямого посева до 6,5 мм при вспашке. Установлено влияние приемов основной обработки почвы на обеспеченность растений нитратным азотом, подвижным фосфором и обменным калием. Определено изменение параметров плотности сложения и структурно - агрегатного состояния почвы, проявляющаяся в формировании агрогенно уплотненного горизонта с повышением плотности до 1,46 г/см3 и

4

увеличении доли глыбистых частиц до 45,3%. Под влиянием приемов минимализации обработки почвы установлено изменение микробиологической и ферментативной активности, выражающееся в изменении соотношения физиологических групп микроорганизмов, вследствие увеличения доли глыбистой фракции при прямом посеве. При поверхностной обработке повышалась количество агрегатов агрономически-ценной фракции, что увеличивало численность полезных микроорганизмов.

Проведена экономическая и биоэнергетическая оценка возделывания озимой пшеницы в зависимости от изучаемых приёмов основной обработки почвы, показывающая преимущество поверхностной обработки по сравнению с прямым посевом.

Теоретическая и практическая значимость. Полученные данные позволяют расширить теоретические и практические знания микробиологических, физических процессов применения технологии прямого посева в условиях Центрального Черноземья на черноземе обыкновенном. Полученные характеристики о трансформации агрофизических признаков являются важными для оценки направленности физической деградации черноземных почв региона. На основе полученных данных разработан прогноз изменчивости агрофизических свойств чернозема при агрогенном воздействии. Материалы исследований могут быть использованы при разработке энергосберегающих технологий при возделывании озимой пшеницы. Проведенные исследования позволяют рекомендовать производству приемы поверхностной обработки почвы, обеспечивающие получение зерна озимой пшеницы 4,42 т/га с высокими качественными показателями, условным чистым доходом 14463 руб/га при уровне рентабельности 55,0 %.

Основные защищаемые положения:

5

1. Изменения агрофизических свойств чернозема обыкновенного под влиянием различных способов основной обработки почвы.

2. Технология прямого посева как фактор деградации физических свойств чернозема обыкновенного.

3. Параметры изменения показателей плодородия чернозема обыкновенного в зависимости от приемов минимализации.

4. Влияние приемов минимализации обработки почвы на урожай и качество зерна озимой пшеницы.

5. Экономическая эффективность приемов минимализации обработки почвы в условиях ЦЧЗ при возделывании озимой пшеницы.

Объекты научных исследований: вспашка, поверхностная и безотвальная обработки, прямой посев, чернозем обыкновенный.

Предмет исследований: оценка изменения плодородия почвы в зависимости от способов обработки почвы и формирования урожая зерна озимой пшеницы.

Степень достоверности. Исследования проведены в течение 3 лет. Программа исследований утверждена на заседании Ученого совета НИИСХ ЦЧП. Правильность закладки и проведения полевых опытов проверялась специальной комиссией. Достоверность полученных экспериментальных данных основана на использовании большого объема фактических данных подтвержденных их анализом в соответствии с существующими методами. Результаты анализов подтверждены применением методов математической статистики.

Личный вклад соискателя в разработку и осуществления проведенных исследований составляет 85 %. Им лично проведены разработка программы и выбор объектов исследований. Автором лично выполнена теоретическая часть исследований и проведены полевые работы. Соискатель лично заложил полевой опыт, проведен отбор почвенных проб на влажность, плотность, структурно - агрегатное состояние, микробиологическую и ферментативную активность почвы, учет урожая.

Апробация результатов исследований проведена на международных и региональных конференциях: научно - практическая конференция Курского отделения МОО «Общество почвоведов имени В.В. Докучаева», Курск, 2013; Всероссийская научно - практическая конференция «Модернизация агротехнологий в адаптивно - ландшафтном земледелии Центрального Черноземья», Каменная Степь, 2014; Всероссийская научно-практическая конференция «Аграрная наука и производство: проблемы и перспективные направления сотрудничества», Ульяновск, 2014.; Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы агропромышленного комплекса юга России», Майкоп, 2015; Всероссийская научно - практическая конференция «Состояние почв Центрального Черноземья России и проблемы воспроизводства их плодородия» Каменная Степь, 2015; I Международная научно-практическая Интернет-конференция «Современное экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты рационального природопользования», с. Соленое Займище, 2016; Всероссийская научно -практическая конференция с международным участием «Разработка и внедрение почвозащитных энергосберегающих технологий - основной путь повышения рентабельности и экологической безопасности растениеводства на современном этапе», Ижевск, 2016.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 2 работы в журналах рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения (общей характеристики работы), 7 глав, выводов, рекомендаций производству, библиографического списка.

Работа изложена на 158 страницах печатного текста, иллюстрирована 15 таблицами и 30 рисунками. Список использованной литературы включает 161 наименование, из которых 8 источников на иностранных языках.

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Развитие приемов основной обработки почвы как фактора

плодородия

Вопросы обработки почвы, создание рыхлого семенного ложа являлось одной из основных задач землепашца на протяжении всей истории развития человечества. Начало развития примитивных систем земледелия относится еще к временам древнего мира. В момент своего зарождения она развивалась на основе, существующей в то время практики и народным приметам, передавая свои знания устно от одного поколения к другому. Появление земледелия привело к серьезному преобразованию и изменению первичных ландшафтов. Исторический анализ показал, что первые основы земледелия появились одновременно во многих местах и независимо друг от друга. Временной промежуток относится к 5-3 до 8-6 тыс. лет до н.э. (Пупонин А.И., 2002). С появлением письменности знания, накопленные человечеством стали излагаться в писаниях и летописях. Еще со времен Древней Греции известны трактаты Аристотеля обобщающие первый земледельческий опыт. Второй период развития земледелия связан с развитием феодализма, для которого было характерно застой в развитии естественных наук. Этот период продолжался до ХУШ века, когда начали более быстрыми темпами развиваться производственные отношения, давшие серьезный толчок к развитию производительных сил (Пупонин А.И., 2002).

В России первые работы по обоснованию приемов и глубины обработки почвы относятся к 18-му веку и принадлежат А.Т. Болотову (1771) и И.М. Комову (1788). Они отмечали, что необходимо проводить основную обработку как можно глубже (Болотов А.Т. 1952; Комов И.М., 1788).

Вопросами обработки почвы в 19-м веке в России занимался целый ряд исследователей. И.А. Стебут (1871) в своих трудах отмечал благотворное влияние увеличения глубины зяблевой обработки почвы для активизации

процессов накопления влаги и ее благотворном влиянии на растения в начальные этапы развития.

Вопросам обработки почвы принадлежит ряд работ Д.И. Менделеева (1886). По его мнению, увеличение глубины вспашки способствует повышению содержания влаги в почве и улучшению физических свойств. При этом высказывал предостережение от чрезмерного увлечения глубокой вспашкой и не рассматривал ее как обязательный прием повышения почвенного плодородия. Положительную роль глубокой вспашки отмечал в своих трудах В.В. Докучаев В.В. (1936), А.В. Советов (1950).

Эволюция систем обработки почвы неразрывно связана с развитием почвообрабатывающих орудий. Механическая обработка относится к числу важнейших факторов воздействия человека на почву в процессе ее сельскохозяйственного освоения. Вместе с тем, как отмечает К.П. Горшенин (1970), агротехнические мероприятия, включая обработку, вырабатывались опытом, а возникшая впоследствии теория использовалась главным образом для их обоснования.

Необходимо отметить многогранность вопроса обоснования систем обработки почвы, глубины, сроков обусловленных во многом биологией культуры и физико-механическими свойствами почвы. Наиболее активно вопросы обработки почвы начали ставиться со второй половины прошлого столетия связанные с развитием почвообрабатывающих орудий и технических средств. К.С. Хвиля (1953) отмечал, что различные авторы выдвигают прямо противоположные предложения относительно глубины и периодичности вспашки и подкрепляют их соответствующими экспериментальными данными. Но практическое использование этих данных возможно только при знании сущности тех изменений в почве, которые достигаются действием на нее плуга и других почвообрабатывающих орудий.

В связи с этим, основной прямой задачей научно-исследовательских учреждений страны, занимающихся решением вопросов земледелия, на

9

протяжении многих десятилетий продолжает оставаться разработка дифференцированной системы обработки почвы для различных почвенно-климатических и ландшафтных условий.

Главная цель отвальной вспашки, как считает М.Т. Федоровский (1955), заключается, прежде всего, в перемещении верхнего плодородного слоя почвы в зону вероятного размещения корней. Между тем, по данным С.А. Чобану и И.Б. Ревута (1968), основная масса (70,0 - 90,0 %) корней растений располагается в верхней части пахотного слоя, причем в составе этой корневой массы находится подавляющее большинство деятельных корней. Одна из главных причин глубокого укоренения растений, как отмечал Н.А. Качинский (1925), — искусственное изменение почвенных условий, в частности перемешивание пахотного слоя почвы. Таким образом, глубокое укоренение культурных растений, что часто служит мотивировкой глубокой отвальной вспашки, является не причиной последней, а, скорее, ее следствием (не всегда благоприятным).

Современная с-х. наука накопила огромный фактический материал, характеризующий эффективность, целесообразность и рациональность применения того или иного способа основной обработки почвы. Наряду с этим представленные в литературных источниках данные и выводы во многих случая оказываются самыми неожиданными, а нередко и противоречивыми.

Начало критической переоценке глубокой обработки почвы было

положено в США работами Э. Фолькнера (1959) проведенными в 40-х гг. В

советском Союзе оснащение сельского хозяйства мощной

почвообрабатывающей техникой в послевоенные годы позволило Т.С.

Мальцеву (1956) создать систему обработки почвы, основанную на

чередовании глубокой безотвальной и поверхностной обработок. В

острозасушливых условиях для эффективной борьбы с ветровой эрозией

почвы разработана почвозащитная влагосберегающая система обработки без

применения отвальных плугов и с широким использованием плоскорезных

орудий (Бараев А.И., 1976). В условиях интенсивного земледелия бесплужная обработка получила дальнейшее развитие в Полтавской области (Моргун Ф.Т., Шикула Н.К., Тарарико А.Г., 1983).

Со второй половины XX в., о чем свидетельствует большая сводка научных работ, приведенная А.Л. Шенявским (1965), в мировом земледелии наметился крутой поворот от практики многократных и тщательных обработок почвы к их возможному сокращению. Получили распространение идеи так называемых «минимальной» и «нулевой» обработок цель, которых сводится, прежде всего, к возможному уменьшению вредного антропогенного воздействия на почву и значительному снижению непроизводительных материальных затрат.

Решая вопрос об основной цели вспашки, как указывал К.С. Хвиля (1953), нельзя уклоняться в сторону ссылок на другие ее цели (борьба с сорняками, вредителями и пр.). Главная задача обработки, по его мнению, заключается в перемещении верхнего, богатого растительными остатками почвенного слоя в глубже расположенную зону, где по условиям влажности эта питательная масса может использоваться наиболее эффективно. Аналогичной точки зрения придерживался М.Т. Федоровский (1955) и другие авторы Подобного рода аргументация сторонников отвальной вспашки встречается и в настоящее время.

Начало второй половины прошлого столетия охарактеризовалось настойчивыми попытками отечественных и зарубежных исследователей дать теоретическое обоснование системам механической обработки почв с учетом почвенно-климатических и других условий.

В 50 - 60-х гг. многие исследователи первостепенным агроприемом,

обеспечивающим максимально возможное накопление влаги в осенне-зимне-

весенний период, считали глубокую основную обработку почвы (Шмелев

В.М., 1957; Коронкевич Н.И., 1973). Обширный экспериментальный

материал не оставляет сомнений в отношении большого значения глубокой

обработки для накопления почвенной влаги в холодный период года. В то же

11

время, существующее ныне научное обоснование этого интересного и весьма важного явления неоднозначно. Большинство авторов придерживаются точки зрения, что главная причина накопления повышенного количества почвенной влаги в холодное время заключается в заметном возрастании инфильтрации почв по мере увеличения их пористости, что достигается глубокой основной обработкой. Вместе с тем, в не всякой зависимости от характера осеннего увлажнения почвы в течение зимнего периода почвенная влага передвигалась из глубинных горизонтов в верхние, увлажняя почву сверх полевой влагоемкости (Бялый А.М., 1960).

На основании обобщения большого объема данных, полученных для условий Западной Сибири и Северного Казахстана, В.А. Юферов (1965) приходит к выводу, что как излишне плотное, так и чрезмерно рыхлое сложение черноземных почв оказывают вредное влияние нарост и урожайность сельскохозяйственных культур. Между тем достичь устойчивости физических параметров черноземов, включая несущую способность почв, в условиях систематической глубокой отвальной вспашки и интенсивного использования мобильной сельскохозяйственной техники ныне практически невозможно. По данным Ю.С. Алексеевой (1972), в условиях долгосрочных культурных пастбищ со временем формируется (преимущественно за счет поверхностного сосредоточения корней) довольно устойчивая при выпасе дернина. Следует указать, что нагрузка крупного рогатого скота намного превышает удельное давление на почву ходовых частей машинно-тракторных агрегатов. Показано также (Kley, 1982), что растения с хорошо развитой корневой системой образуют устойчивую к воздействию машин дернину, усиливают биологическую активность и улучшают физические свойства почв. Таким образом, в условиях комплексной механизации возделывания сельскохозяйственных культур в севооборотах и многократного прохода по полю машинно-тракторных агрегатов глубокая вспашка не обеспечивает устойчивости физического

состояния пахотных почв и во многом обусловливает их существенное ухудшение.

Существует множество данных о высокой почвозащитной эффективности способов безотвальной, плоскорезной и чизельной, а также поверхностной обработки, противоэрозионная роль которых определяется защитным влиянием стерни и других послеуборочных остатков на поверхности почвы (Афанасьев Н.И., Круглов Л.В., Симиненков Г.В., 1998; Тарарико А.Г., 1986; Шикула Н.К., 1987).

Согласно данным Бородина Д.Ю. (2013), можно сделать вывод, что минимализация осенней и предпосевной обработок почвы, а также в целом сокращение до минимума механических обработок, с сохранением растительных остатков и стерни на поверхности, применение почвенных гербицидов, позволяющих полностью исключить междурядные обработки, обеспечивают снижение непроизводительного расходования влаги, что значительно сказывается на количестве урожая подсолнечника в условиях засушливой зоны Ставропольского края.

К большому сожалению, в научных кругах нетединогомненияовлиянииразличныхприемовобработкинафизическоесостоя ниепочвы. Отмечается, что плоскорезная обработка распыляет поверхностный слой почвы и ухудшает структурный состав пахотного слоя (Акентъев Л.И., 1978). При уменьшении глубины обработки увеличивается плотность почвы, ухудшается водопрочность почвенных агрегатов, нарушается водно-воздушный режим (Турусов В.И., 1986).

Применение нулевых обработок приводит к увеличению плотности сложения, снижению пористости, в конечном итоге, урожайности яровой пшеницы (Яников А.Д., 2014).

Существующие противоречия при оценке эффективности нулевых и

поверхностных обработок свидетельствуют о нецелесообразности их

повсеместного применения. Необходимо учитывать погодные условия,

предшественники, возделываемой культуры, тип почвы и ее состояние

13

(Пыхтин И.Г., Гостев А.В., 2012; Черкасов Г.Н., Пыхтин И.Г., Гостев А.В., 2014, 2015).

Отмечается существенная зависимость эффективности способов обработки почвы от условий увлажнения. При использовании минимальной обработки существует своеобразный рубеж, находящийся вблизи ГТК = 1,5. При ГТК меньше 1,5 урожайность ячменя по минимальной обработке всегда была больше, чем по вспашке. При ГТК больше 1,5 минимальная обработка всегда уступала вспашке, и, чем дальше от этого рубежа, тем разница в урожайности ячменя была большей при равных количествах вносимых удобрений (Конищев А.А., 2011).Увеличение плотности сложения почвы от 1,16 до 1,32 гсм3 оказывало отрицательное влияние практически на все измеряемые характеристики растений (Моисеев К.Г., Пищик В.Н., Хомяков Ю.В., 2013).

Исследованные приемы основной обработки почвы показали, что в условиях степной зоны КБР (в зоне недостаточного увлажнения почвы) отвальная вспашка имеет преимущество перед безотвальной вспашкой и мелкой обработкой (Пазова Т.Х., Нам А.К., Мишхожев В.Х., Мишхожев А.А., Габаев А.Х., 2017).

По данным Гричишкина А.Н. (2013) плоскорезная обработка почвы в условиях Волгоградской области на южном черноземе не приводит к уплотнению пахотного слоя выше биологического оптимума и нарушению аэрации. При этом существенным образом снижается себестоимость возделывания подсолнечника.

Основными показателями деградации физического состояния пахотного слоя является ухудшение их структурного состояния и повышение плотности сложения, которое проявляется в увеличении содержания глыбистой фракции (агрегаты >10 мм при сухом рассеве) и соответственном уменьшении содержания агрегатов агрономически ценного размера (0,25-10 мм), уменьшении пористости почвенных агрегатов размером 5-7 мм и

повышении равновесной плотности сложения (Бондарев А.Г., Кузнецова И.В., 1999).

Применение различных систем в опытах НИИСХ ЦЧП обработки почвы в звене севооборота горох - озимая пшеница незначительно повлияло на агрофизические свойства почвы (плотность, сложение и твердость). В период весеннего возобновления вегетации культуры не установлено существенной разницы и по содержанию продуктивной влаги в слоях 0-20 и 0-100 см (Турусов В.И., Гармашов В.М., Корнилов И.М. и др., 2015; Турусов В.И., Гармашов В.М., Дронова Н.В., 2015). Способы обработки почвы не оказали существенного влияния на уровень урожайности культуры, разница между вариантами с различной обработкой почвы была незначительной и находилась в пределах ошибки опыта (Гармашов В.М., Корнилов И.М., Нужная Н.А. и др., 2015; 2016). Отмечается, что основные элементы технологии возделывания озимой пшеницы (обработка почвы, минеральные удобрения, гербицид и регулятор роста) не оказали существенного влияния на твердость почвы. Плотность сложения почвы в среднем за три года была равнозначной и находилась в оптимальных параметрах для возделывания озимой пшеницы. Достоверной разности по накоплению и использованию почвенной влаги между вариантами с различной обработкой почвы также не установлено. Применение минеральных удобрений под озимую пшеницу по различным системам обработки почвы повышало содержание клейковины в зерне. Системы обработки почвы не оказали существенного влияния на уровень урожайности культуры, разница между вариантами с различной обработкой почвы была незначительной и находилась в пределах ошибки опыта (Гармашов В.М., Корнилов И.М., Нужная Н.А. и др., 2015).

В то же время Т.А. Трофимова (2014) отмечает, что проведенные исследования в этих же условиях установили снижение продуктивности гороха и озимой пшеницы при применении ежегодного плоскорезного рыхления в севообороте.

Исследованиями в северном агроэкологическом районе Воронежской области, на черноземе выщелоченном (ВНИИСС, Рамонь) установлена высокая эффективность, комбинированная обработка почвы, увеличивается урожайность сахарной свёклы и обеспечивается высокую эффективность удобрений (Дьяков В.А., Боронтов О.К., 2016). Физические свойства при этом претерпели незначительные изменения и не зависели от способов основной обработки почвы (Боронтов О.К., Косякин П.А., Плотников С.Ю. и

др., 2016)

Отдельной, достаточно серьезной проблемой в технологиях прямого сева стоит экологическая составляющая технологий без обработки пласта. По мнению Г.Н. Черкасова, И.Г. Пыхтина, А.В. Гостева (2015) пропагандисты данных приемов умалчивают негативное воздействие применяемых химических средств защиты на почвенную среду, качество получаемой продукции, которая в конечном итоге оказывается на нашем столе.

Сосредоточение большей массы неразложившихся растительных остатков в верхнем слое по поверхностной обработке почвы препятствует нормальному заглублению сошников, оптимальной глубине заделки семян, возможно, оказывает токсичное воздействие на проростки и корневую систему растений гороха и сои (Новиков В.М., 2013).

1.2. Влияние обработки почвы на засоренность посевов сельскохозяйственных культур

Наряду с накоплением влаги важная роль приемам механической

обработки отводится в борьбе с сорняками, учитывая, что она всегда

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сапрыкин Сергей Владимирович, 2018 год

> N

s

к

1 1 V

1 V

Прямой посев

г/см3

0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5

0 н-!-!-!--1-1-

Рисунок 8. Плотность сложения в зависимости от способа основной обработки почвы в фазу весеннего возобновления вегетации, 2013-2015 гг.

В верхнем посевном горизонте почвы (0-10 см) в фазу спелости наименьшие средние показатели плотности отмечены при безотвальном и поверхностном (дискатору) способе. Они равнялись соответственно 1,09±0,107 и 1,06±0,124 г/см3 (рис. 9). Близкие значения отмечены и по вспашке (1,1±0,052 г/см3). Таким образом, по этим обработкам почвы значение плотности находились в нижней части границы оптимальных значений. Исключение механических обработок пахотного слоя чернозема из цепи технологических операций приводило к заметному увеличению плотности до 1,24±0,028 г/см3. Эти значения были близки к верхней границе оптимальных значений. Отмечены серьезные различия в варьировании интервала min-шах значения. Минимальный интервал характерен для варианта со вспашкой. В этом случае значение min равнялось 1,02 г/см3, тах - 1,16 г/см3, т.е. интервал различий равнялся 0,14 г/см3. Более существенные различия свойственны технологиям безотвальной и поверхностной обработке почвы, в том числе и прямому посеву. На безотвальной обработке разброс значений составил от 0,95 до 1,27 г/см3 (0,32 г/см3), по дискатору от 0,85 до 1,24 г/см3 (0,39 г/см3), и при технологии прямого сева от 1,08 до 1,41 г/см3 (0,32 г/см3). При этом по вспашке 50,0 % значений находилось в интервале 1,07-1,15 г/см3, по безотвальной обработке - 1,03-1,15 г/см3, по дискатору -0,98-1,15 г/см3, прямой посев - 1,14-1,31 г/см3 (Прил. 4, 5).

Таким образом, на варианте с оборотом пласта складываются условия для формирования более гомогенносложенного слоя.

В нижележащих горизонтах почвы происходит естественное увеличение плотности сложения обрабатываемого слоя почвы. Наибольший скачок в изменении плотности отмечен при поверхностном способе обработки. В слое 10-20 см по сравнению с вышерасположенным горизонтом увеличение составило 0,18 г/см3 при абсолютном среднем значении 1,24±0,15 г/см3. Обработка почвы с оборотом пласта не вызывало столь резких изменений и значения плотности двух соседних горизонтов (0-10 и 10-20 см) были близки - 1,10±0,015 г/см3 и 1,15±0,10 г/см3. При безотвальном способе

55

основной обработки увеличение плотности было более заметным. Среднее значение изменилось от 1,09±0,11 г/см3 (слой 0-10 см) до 1,18±0,11 г/см3. Максимальные значения плотности сложения в горизонте 10-20 см были характерны для технологии прямого

Вспашка Безотвальная обработка

г/см3

0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5

г/см3

0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6

0

Л 10

£

20

30

Поверхностная (дискатор)

г/см3

0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5

Прямой посев

г/см3

0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5

0 ч-!-

м10 с

£ с

20

Рисунок 9. Плотность сложения в зависимости от способа основной обработки почвы в фазу спелости, 2013-2015 гг.

сева. Она равнялась 1,30±0,11г/см3, что существенным образом отличается от остальных обработок. Различия по сравнению со вспашкой составили 0,2 г/см3, безотвальной обработкой 0,12 г/см3 и поверхностной 0,06 г/см3. По степени увеличения минимальных и максимальных значений способы обработки почвы можно расположить в следующий ряд: вспашка - min =0,98, тах=1,27 г/см3; безотвальная - min=0,99, тах=1,33 г/см3, поверхностная -min=1,01, тах=1,48 г/см3, нулевая- min=1,1, тах=1,46 г/см3.

Более высокие значения плотности сложения чернозема обыкновенного в технологиях, исключающих оборот пласта, были характерны и для подпахотного горизонта. Средние значение по вспашке в слое почвы 20-30 см составили 1,16±0,149 г/см3, по безотвальной и поверхностной увеличивались до 1,25±0,043 г/см3 - 1,26±0,135 г/см3 и нулевой - 1,22±0,108 г/см3. В горизонте 30-40 см соответственно 1,24±0,093 г/см3, 1,32±0,109 г/см3, 1,26±0,048 г/см3 и 1,28±0,078 г/см3.

Таким образом, проведенные исследования плотности сложения чернозема обыкновенного позволили установить различную степень воздействия на почвенную матрицу и формирование разнокачественного обрабатываемого и посевного слоя. В технологиях исключающих механическое перемешивание обрабатываемого слоя резко возрастает опасность повышения показателя плотности до критических значений и выше. Это может создать реальную угрозу нарастания деградационных рисков и снижению продуктивности пашни. Существует мнение об условно необратимом характере этих изменений (Медведев В.В., 1990). При этом потери урожая зерновых культур могут достигать 50,0 - 75,0 % в зависимости от удельного давления агрегата и влажности почвы (Кузнецова И.В., Азовцева Н.А., Бондарев А.Г., 2011; Кузнецова И.В., Уткаева В.Ф., Бондарев А.Г., 2014).

Еще один важный аспект выявленных нами процессов уплотнения чернозема - образование переуплотнение подпахотного слоя. Оно получило название накопительного, или подпочвенного, уплотнения (Шеин Е.В., 2005).

57

В условиях снижения механических обработок почвы, исключающих оборот обрабатываемого слоя, увеличивающихся многократных проходов тяжелой сельскохозяйственной техники в технологиях прямого сева уплотнение будет происходить все глубже и глубже. Отмечается формирование уплотненных подпахотных, плохо водо- и воздухопроницаемых почвенных горизонтов. Вся сложность при этом заключается в невозможности контроля внутрипочвенного уплотнения с поверхности почвы.

Механизм переуплотнения различных почв под влиянием внешнего воздействия заключается, прежде всего, в трансформации пор крупного размера (воздухо - и влагопроводящих), в мелкие поры, существенным образом затрудняющих воздухо - и влагообмен и содержащие большое количество недоступной растениям влаги. Следствием этих процессов является ухудшение водно-физических свойств почв (Кузнецова И.В., Скворцова Е.Б., 2013). При этом переуплотнение почв с высоким содержанием органического вещества наступает при более низких значениях плотности (1,2-1,3 г/см3) по сравнению с почвами, обедненными органическим веществом. В них переуплотнение наблюдается при более высоких значениях плотности (1,4-1,5 г/см3).

Таким образом, достигнутые значения плотности чернозема обыкновенного в наших исследованиях более 1,2 г/см3 можно считать критической величиной, вызывающих деградационные изменения пахотного горизонта.

Наблюдается тенденция увеличения плотности почвы к осени, особенно после длительной засухи и уменьшения - при полном насыщении почвы влагой. Наши наблюдения подтверждают высказывания некоторых исследователей о том, что чем влажнее почвы, тем объемный вес ее меньше (М.Ф. Щербаков, 1970) Это происходит в результате раздвигания минеральных частиц в почве при набухании коллоидов, а также в результате перемещения почвы в вертикальном направлении при замерзании почвенной влаги. На объемный вес почвы в слое 20 - 40 см различные способы

58

обработки влияния не оказали, он оставался практически постоянным (1,66 -1,67 г/см3).

Анализ объемной влажности (в фазу спелости) также подтверждает преимущество вариантов с крошением пласта. Минимальная обработка почвы приводила к существенному снижению данного показателя. Так, в верхнем посевном слое, значение объемной влажности в этом случае равнялась 22,3 %, повышаясь до значения 24,3 % по безотвальной обработке, до 24,4 % на вспашке (рис. 10). Поверхностная (дискатор) обработка характеризовалась значением влажности 22,8 %.

Вниз по профилю почвы увлажненность естественно, снижалась, достигая минимальных значений при прямом посеве - 18,3-19,4 % (горизонт 20-40 см). Технология обработки почвы с оборотом пласта формировала в этом случае влажность на уровне 18,3-20,2 %. Безотвальная и поверхностная соответственно 20,3-21,6 и 19,1-19,3 %.

Параллельное определение влажности в процентах от веса почвы показала также преимущество вариантов с поверхностной и безотвальной способами обработки почвы. В посевном горизонте влажность равнялась в среднем в фазу спелости 22,3-22,8 % (рис. 11). Исключение механических обработок в технологии прямого сева существенным образом уменьшало увлажненность почвы - до 17,9 %.

Рисунок 10. Объемная влажность в зависимости от способа основной обработки почвы в фазу спелости, 2013-2015 гг. (% от объема)

Вспашка

Безотвальная обработка

Влажность,% (масс.} Влажность, % (масс.)

10 15 20 25 30 10 15 20 25 30

Поверхностная (дискатор)

Прямой посев

ю

Влажность.% (масс.} 1S 20 25 30

и №

10

Влажность,% {масс.}

15 20 25

30

Рисунок 11. Массовая влажность в зависимости от способа основной обработки почвы в фазу спелости, (% от массы почвы) 2013-2015 гг.

При этом необходимо отметить большой разброс между минимальными и максимальными значениями в обрабатываемом слое почвы. В подпахотном эти различия существенно снижались. Так по безотвальной обработке в слое почвы 0-10 см значения min составили 11,1 %, тах - 30,2 %.

При прямом посева соответственно 10,5 и 26,8 %. В слое 20-40 см интервал изменений существенным образом изменялся. В первом случае он варьировал от 14,0 до 19,8 %, во втором от 12,0 до 17,8 %.

Таким образом, анализ увлажненности показывает уменьшение абсолютных показателей влажности в технологии прямого сева.

Для оценки взаимосвязи плотности сложения черноземов с объемной влажностью нами рассчитана регрессионная модель (рис. 12). На основе анализа большого количества экспериментальных данных установлена средняя корреляционная зависимость. Коэффициент парной корреляции при этом равнялся г= 0,53±0,012, коэффициент детерминации R2=0.277. Полученные статистические параметры хорошо согласуются с полученными данными по плотности почвы и влажности почвы. Увеличение плотности в свою очередь приводит к снижению порозности почв и влагонесущей их способностью. Таким образом, оптимизируя плотность почв можно в определенной мере регулировать ее влоагообеспеченность.

♦ плотнорсть сложения, г/см3 ■ объемная влажность, %

Линейная (плотнорсть сложения, г/см3)

Рисунок 12. Зависимость объемной влажности от плотности сложения чернозема

Еще одной важной составляющей физических показателей плодородия является структурное состояние. Н.А. Качинский отмечал (1949) что «структурная почва (в агрономическом смысле, в пахотном слое) — это культурная почва. Борьба за структуру в таком понимании — борьба за урожай сельскохозяйственных культур, и ее нужно осуществлять, используя все методы: биологические, химические, физико-химические, физические и механические...».

По результатам наших исследований оно изменялось в соответствии с изменением величин плотности и влажности. За оптимальное содержание агрегатов агрономически ценного размера (0,25-10 мм) принято считать их долю в 70,0-80,0 %; содержание глыбистой фракции при этом не должно превышать 20,0-30,0 %. Содержание пыли составляет, как правило, 3,0-5,0 % (Кузнецова И.В., Уткаева В.Ф., Бондарев А.Г, 2014).

Уменьшение содержания агрегатов размером 10 - 0,25 мм при сухом просеивании до 50,0 - 60,0 % и ниже для почв средне- и тяжелосуглинистых и до 40,0-50,0 % и ниже для легкосуглинистых и супесчаных резко ухудшает степень крошения почв при обработке, сокращает их устойчивость к водной и ветровой эрозии, к уплотнению движителями сельскохозяйственной техники и в целом снижает плодородие. Содержание глыбистой фракции (>10 мм при сухом просеивании) в пахотном слое основных типов пахотных почв не должно превышать 20,0-30,0 %. Повышение содержания этой фракции до 30,0 - 40,0 и более 40,0 % свидетельствует о деградации физического состояния почв и снижении их плодородия (Бондарев А.Г., 2007).

Оптимальный размер почвенных агрегатов (при сухом просеивании) в случае дифференциации на поверхностный (0 - 4 см) и семенной слой (4 - 8 см) должен быть различным. В поверхностном слое должны преобладать агрегаты размером крупнее 5 мм, в семенном слое - менее 5 мм с

63

колебаниями в зависимости от размеров семян. Такое строение верхней части пахотного слоя обеспечит высокую водопроницаемость, повысит противоэрозионную и противодефляционную устойчивость почвы, снизит потери влаги на физическое испарение и, главное, обеспечит лучшую (дружную) всхожесть семян благодаря хорошему контакту их с почвенными частицами (Медведев В.В., 1982, 1988).

Согласно классическим представлениям обработка почвы должно создавать мощный (не менее 20 см) окультуренный (структурный) слой (Вильямс В.Р., 1940). В качестве критериев обесструктуривания используется структурный состав и разнообразные расчетные коэффициенты структурности, водоустойчивости и другие. Все перечисленные критерии согласованно показали заметное ухудшение структуры почв в давно распахиваемых почвах (Медведев В.В., 2008). Даже в хорошо гумусированных черноземах после основной плужной обработки может образоваться до 30,0 % глыб. Весной даже небольшое количество глыбистых частиц нарушает проведение качественных посевных работ, задерживают появление всходов, способствуют нерациональному расходу почвенной влаги. То обстоятельство, что глыбы образуются даже в черноземах при влажности, близкой к физической спелости, с несомненностью доказывает наличие процессов физической деградации почв (Медведев В.В., 2013).

В тех почвах, где имеют место процессы агрегации, структура обеспечивает оптимальный водно-воздушный и микробиологический режим, благоприятные условия для поступления элементов питания в растения, беспрепятственные возможности для корней осваивать требуемый для них объем почвы (Медведев В.В., 2013). Такие условия в корнеобитаемом слое создаются, если содержание агрегатов агрономически полезного размера (от 10 до 0,25 мм) составляет свыше 60,0 %, а их водоустойчивость не ниже 40,0 %, а еще лучше - в пределах 40,0-60,0 % (Долгов С.И. и др., 1966; Кузнецова И.В., 1979). Изменение структуры не может происходить вне связи с другими свойствами почв. Более того, изменение структуры

64

фактически обусловливает глубокие изменения в почве (Балтян К.И., Бахтин П.У., Хвыля К.С., 1954).

По результатам наших исследований структурно-агрегатное состояние, как и другие анализируемые показатели, также определялось способом обработки почвы. Определение структурно-агрегатного состояния нами проводилось в два срока - в период возобновления весенней вегетации и перед уборкой. Анализ полученных данных показывает, что наиболее контрастно влияние способов обработки почвы проявляется в фазу уборки. В ранневесенний период различия в структурном состоянии чернозема по вариантам обработки несколько сглажены. Это связано с теми процессами, которые происходят в зимний период, за счет разрыхляющего действия низких температур.

Вместе с тем все же некоторые различия можно отметить. В верхнем посевном слое применение технологии прямого посева формирует структуру почвы с наиболее высокими показателями доли глыбистых частиц. Она равнялась 25,5 % (рис. 13). Приемы обработки почвы безотвальная и поверхностная снижали долю глыбистых частиц до минимальных значений 21,1 и 21,6 % соответственно. Приемы обработки почвы с оборотом пласта (вспашка) формировала посевной слой с долей глыбистых частиц 23,6 %. В составе агрономически ценных агрегатов фракцией доминантом по всем обработкам почвы являются структурные отдельности размером 1-2 мм. Причем максимальные значения отмечены на вариантах поверхностной и безотвальной (23,5-23,3 %) обработках почвы. По вспашке и прямому посеву доля этих фракций снижается до 18,7-18,9 %.

Доля остальных фракций в составе структурных отдельностей по всем обработкам почвы была примерно равной. Каких либо существенных различий в период возобновления весенней вегетации нами не установлено.

Поверхностная (дискатор) Прямой посев

> 10 10-5 :====== 5-3 3-2

2-1 1-0.5 0.5-0.25 Ш;Ш <0.25

Рисунок 13. Структурное состояние почвы в слое 0-10 см в фазу ВВВВ, 2013-2015 гг.

В подпосевном слое почвы 10-20 см характер соотношения структурных отдельностей несколько меняется по сравнению к вышерасположенному слою 0-10 см. Доля глыбистых частиц заметно увеличивается и особенно заметно в технологии прямого сева и безотвальной обработке. Что может свидетельствовать о повышении их доли до критических значений. Близкие минимальные значения глыбистых частиц

свойственны вспашке (26,6 %) и поверхностной обработке (27,3 %) (рис. 14). Это вполне объяснимо и связано с перемешиванием почвенных слоев при обработке плугом и дискатором. Из агрономически ценных агрегатов фракцией доминантом являются структурные отдельности размером 7-10 мм. Варьирование их доли изменялось в пределах 21,9-23,4 %. Причем большие значения характерны для вспашки.

Необходимо также отметить незначительную долю пылеватых частиц, которая не зависела от приемов обработки почвы. На долю пыли приходилась от 0,5 до 2,7 % в общей массе структурных отдельностей. Но все, же большие значения характерны для вариантов минимализации приемов обработки почвы (Прил. 6, 8, 10, 12).

Одним из показателей, используемых для оценки структурного состояния почв, является коэффициент структурности. Отмечается снижение коэффициента структурности от верхних слоев почвы к нижним. Увеличение доли глыбистых агрегатов в технологии прямого посева привели к формированию слоя с наиболее низкими значения. В технологи прямого сева в посевном слое почвы коэффициент структурности имел минимальное значение - 2,76. По остальным вариантам обработки почвы он был существенно выше и варьировал в интервале от 3,16 до 3,28. Вместе

Поверхностная (дискатор)

1,6. _0,8 14,? 1'4А\Г

15,5 \ 4 * 1

27,3

17,3

21,9

Прямой посев

> 10 10-5 5-3 3-2

2-1 1-0.5 0.5-0.25 И <0.25

Рисунок 14. Структурное состояние почвы в слое 10-20 см в фазу ВВВВ, 2013-2015 гг.

с тем необходимо отметить резкое уменьшение коэффициента вниз по профилю почвы на вариантах с минимализаций обработок. В то время как по вспашке он изменялся более плавно.

По результатам наших исследований структурно-агрегатное состояние в фазу спелости озимой пшеницы, как и другие анализируемые показатели, также определялось способом обработки почвы. Необходимо отметить существенное увеличение в содержание глыбистой фракции почвенных частиц (>10 мм) по технологии прямого сева. В посевном слое почвы 0-10 см ее доля была доминирующей и составляла 45,3 %, что намного выше по сравнению с другими способами обработки (рис. 15; Прил. 13). Все это подтверждает деградационные изменения пахотного слоя чернозема обыкновенного при исключении механического воздействия на почву. Доминирующее положение при этом занимали мезоагрегаты размером от 5 до 10 мм - 31,9 %. Причем значительное место принадлежит почвенным агрегатам более крупной фракции - 7-10 мм (20,3 %). Агрегаты размером менее 5 мм занимают при технологии прямого посева подчиненное положение - всего 32,9 %.

На долю глыбистых агрегатов в технологиях с оборотом пласта в слое почвы 0-10 см приходилось значительное меньшее количество почвенных агрегатов - 27,1 %. При этом по вспашке также уменьшалось количество мезоагрегатов размером 5-10 мм. Доля их равнялась 27,8 %. И существенно повышался удельный вес почвенных агрегатов в интервале 0,25-5,0 мм - до 56,5%. Доминантной группой агрегатов в этом интервале служили структурные отдельности размером 1-2 мм - 22,8 %.

При поверхностной обработке (дискатором) отмечается минимальное количество глыбистых частиц - всего 19,3 %, что на 26,0 % меньше технологии прямого сева. Доля крупных мезоагрегатов (5-10 мм) составила в этом случае 28,5 %, что сопоставимо со вспашкой. Доминирующее положение в структуре принадлежит агрегатам размером 1-3 мм (40,4 %). При этом доля глыбистых частиц была минимальной из всех обработок почвы - 20,8 %.

В горизонте почвы 10-20 см сохраняется примерно такая же закономерность в структурной организации. Максимальное количество

69

глыбистых частиц (<10 мм) отмечено при прямом севе, и их доля была примерно равна содержанию в посевном слое - 44,1 %. По другим способам обработки почвы отмечает-

Вспашка Безотвальная обработка

Поверхностная (дискатор) Прямой посев

Рисунок 15. Структурное состояние почвы в слое 0-10 см в фазу спелости, 2013-2015 гг.

ся заметное увеличение агрегатов данного размера по сравнению с горизонтом 0-10 см. Наиболее заметное увеличение характерно для поверхностной обработки - с 19,3 до 33,1 %. Вместе с тем необходимо отметить также следующую особенность. Среди аграномически ценных структурных отдельностей агрегатами доминантами при обработке с

оборотом пласта (вспашка) являются почвенные частицы мелкой фракции (0,25-5,0 мм). На их долю приходится 52,2 % от общего количества. В то время как при поверхностной обработке количество их снижалось до 45,4 %, по безотвальной до 39,4 %. При нулевом способе обработки почвы отмечено минимальное значение - всего 33,7 %.

Несмотря на существенные различия в способах основной обработки почвы, нами не установлено существенного различия в количестве пылеватых частиц. По всем глубинам их содержание варьировало в интервале 1,0-2,0 мм.

В соответствии с изменением соотношения структурных отдельностей под влиянием обработок почвы и изменялся коэффициент структурности. Минимальные значения, как и в весенний период свойственно технологии прямого посева. Он изменялся в пределах от 1,14 (слой 0-10 см) до 2,16 (слой 30-40 см) (Прил. 7, 9, 11). В вариантах с минимализацией приемов обработки почвы он был выше и изменялся в пределах 1,71-2,93 по безотвальному способу и 1,97-3,51 по поверхностному (дискатор). Применение отвальных орудий формировало почвенный слой с коэффициентом структурности от 2,26 до 2,52. Таким образом, технологии прямого посева приводят к резкому снижению оструктуренности чернозема за счет существенного увеличения глыбистой части. Максимальные коэффициенты структурности отмечены при поверхностной обработке. Вместе с тем необходимо отметить, что по вспашке во всех слоях почвы коэффициент структурности по профилю почвы имел близкие значения.

Важной почвенной характеристикой является водопрочность почвенных агрегатов. В образовании водопрочной структуры органическое вещество и поглощенный кальций являются основными элементами, при участии которых происходит превращение почвенной массы в новые, качественно отличные образования - структурные отдельности (Рубашов А.Б., 1949; Шеин Е.В., 2005).

Как правило, черноземы обладают высокой устойчивостью к разрушающему действию воды. Проведенные исследования не выявили особенно больших существенных различий в количестве водопрочных агрегатов.

В фазу всходов отмечено некоторое снижение общего количество водопрочных агрегатов в слое почвы 0-10 см по сравнению вариантов с минимализацией обработок почвы. В фазу спелости минимальная водопрочность характерна для вариантов со вспашкой и поверхностной обработкой. Максимальные значения водопрочности на безотвальной обработке. При этом водопрочность агрегатов к уборке культуры снижается. Оценка водопрочности почвенных агрегатов по критерию водопрочности показала их более высокие значения по безотвальной обработке. В среднем для слоя 0-40 см он составил в период возобновления весенней вегетации 10,3 (табл. 3). Минимальная величина на вариантах с механическим перемешиванием обрабатываемого слоя - по вспашке и поверхностной (дискатор). Критерий водопрочности равнялся 5,9 и 5,8 соответственно. В технологии прямого посева он составил величину 7,2. В то же время в верхнем 0-10 см слое почвы максимальное значение отмечено по вспашке (8,1), на втором месте - прямой посев, на третьем - безотвальная обработка и на четвертом - поверхностная (дискатор).

К фазе спелости значения критерия водопрочности имели некоторую дифференциацию в зависимости от варианта обработки почвы. На вариантах с механическим перемешиванием обрабатываемого слоя (вспашка и поверхностная) в целом для слоя почвы 0-40 см критерий водопроочности существенно повысился. В первом случае 5,9 до 9,1, во втором - с 5,8 до 7,9. На варианте с безотвальной обработкой, наоборот, отмечено снижение этого показателя с 10,3 до 9,2. И минимальные значения характерны для технологии прямого сева - всего 6,1.

Таким образом, по всем изучаемым вариантам обработки почвы

количество водопрочных структурных агрегатов было в высоких значениях

72

(более 80,0 %), что в соответствии с существующей шкалой, предложенной И.В. Кузнецовой (1979), позволяет оценить состояние черноземных почв как отличное, при котором возможно использовать приемы минимализации основной обработки почвы.

Таблица 3. Водопрочность почвенных агрегатов, 2013-2015 гг.

Количество

Варианты Слой водопрочных частиц Критерий водопрочности

опыта почвы £>3-0.25)

ВВВВ спелость ВВВВ спелость

0-10 87,9 86,8 8,1 8,8

Вспашка 10-20 90,0 88,1 6,7 7,9

20-30 92,7 88,7 2,5 11,5

30-40 94,0 90,0 6,5 8,4

среднее 0-40 91,2 88,4 5,9 9,1

0-10 90,8 86,8 6,1 10,3

Безотвальная 10-20 91,9 91,0 14,0 10,6

обработка 20-30 95,2 92,9 7,2 8,6

30-40 89,5 94,1 14,1 7,3

среднее 0-40 91,8 91,2 10,3 9,2

0-10 91,5 88,4 4,5 4,3

Поверхностная 10-20 92,5 89,4 8,9 11,1

(дискатор) 20-30 94,3 83,6 4,5 9,3

30-40 93,3 86,8 5,5 6,9

среднее 0-40 92,9 87,1 5,8 7,9

0-10 91,1 89,2 6,8 6,1

Прямой посев 10-20 93,1 90,8 6,5 7,5

20-30 87,3 92,5 6,3 5,5

30-40 92,5 89,5 9,2 5,7

среднее 0-40 91,0 90,5 7,2 6,1

Проведенный расчет средневзвешенного диаметра почвенных частиц показывает на существенные различия, определяемые способом основной обработки почвы. Минимальные значения в обрабатываемом слое характерны для поверхностной обработки дискатором. Размер почвенных

частиц в слое почвы 0 - 10 см в этом случае равнялся 4,55±0,14 мм (табл. 4). Обработка почвы с оборотом пласта (вспашка) и безотвальная приводили к формированию почвенных частиц практически одного размера - 5,18±0,53 и 5,13±0,17 мм соответственно. Технология прямого посева, исключающая механическое перемешивание

Таблица 4. Средневзвешенный диаметр почвенных частиц при сухом просеивании в фазу спелости, 2013-2015 гг.

Глубина, см Размер частиц, мм

Вспашка Безотвальная обработка Поверхностная (дискатор) Прямой посев

0-10 5,18±0,53 5,13±0,17 4,55±0,14 6,99±0,58

10-20 5,45±0,22 6,41±0,22 6,09±0,53 6,92±0,93

20-30, 6,46±1,08 6,54±0,46 5,99±0,58 6,35±0,38

30-40 6,25±1,31 5,97±0,45 5,58±0,58 6,06±0,81

почвенных горизонтов, способствовала существенному увеличению средневзвешенного размера почвенных агрегатов. В слое 0-10 см он составил 6,99±0,58 мм.

Таким образом, прослеживается четкая закономерность существенного различия в формировании верхнего посевного слоя по такому показателю, как средневзвешенный диаметр агрегатов. Интенсивное перемешивание почвы рабочими органами дискатора приводило к крошению почвы, и размер частиц был минимальным. Исключение технологических операций по обработке почвы способствовал значительному увеличению этого показателя на 53,6 %.

В нижележащем горизонте 10-20 см изменение размера почвенных агрегатов соответствовало характеру агрогенного воздействия. По вспашке средневзвешенный размер частиц был минимальным (5,45±0,22 мм). Поверхностная и безотвальная обработки почвы в этом отношении занимали

промежуточное положение - 6,09±0,53 и 6,41±0,22 мм соответственно. Прямой посев, так же как и для вышерасположенного почвенного слоя, способствовал формированию крупной фракции агрегатов - 6,92±0,93 мм. При этом необходимо отметить, что в горизонтах 0-10 и 10-20 см при нулевой обработке почвенные агрегаты имели практически равную величину. В то время как по другим способам отмечается увеличение данного показателя от верхних горизонтов к нижним. Максимальное изменение свойственно поверхностной обработке (дискатор) - с 4,55±0,14 до 6,09±0,53 мм.

Расчет средневзвешенного диаметра почвенных частиц при мокром просеивании показал следующее. Технология прямого посева способствовала формированию более крупных водопрочных частиц. При этом эта закономерность характерна для всего исследованного почвенного слоя. В период весеннего возобновления вегетации средневзвешенный размер почвенных агрегатов для слоя 0-40 см равнялся 1,58 мм (табл. 5). Приемы минимализации, включающие безотвальную и поверхностную обработку почвы, по этому показателю несколько уступали прямому посеву. Максимальный размер водопрочных агрегатов отмечен при проведении вспашки - 1,63 мм.

В фазу спелости характер распределения частиц по размеру несколько изменился. Максимальная величина свойственна технологии прямого посева - 1,71 мм в среднем для слоя 0-40 см. Близкие значения отмечены по вспашке и безотвальной обработке - 1,52 и 1,50 мм соответственно. Минимальный размер водопрочных агрегатов характерен для поверхностной обработки -1,36 мм.

В верхнем посевном слое почвы 0-10 см во все сроки определения максимальный размер водопрочных агрегатов свойственен технологи прямого посева. Приемы минимализации обработок почвы в этом случае способствовали формированию наименее мелких агрегатов. Вспашка в этом случае занимала промежуточное положение.

Используя критерии оценки, предложенные А.Г. Бондаревым (2007), В.В. Медведевым (1982, 1988), можно говорить о довольно значительных деградационных изменениях физических свойств почв. Доля глыбистой части почвенных агрегатов при технологиях прямого посева намного превышает

Таблица 5. Средневзвешенный диаметр почвенных частиц (мм) при мокром

просеивании, 2013-2015 гг.

Слой почв ы, см ВВВВ Спелость

Вспа шка Безотвал ьная обработк а Поверхнос тная (дискатор) Прям ой посев Вспа шка Безотвал ьная обработк а Поверхнос тная (дискатор) Прям ой посев

0-10 1,28±0 ,11 1,19±0,11 1,20±0,09 1,36±0 ,12 1,27±0 ,10 1,14±0,10 1,17±0,08 1,71±0 ,15

10-20 1,49±0 ,12 1,36±0,12 1,58±0,12 1,77±0 ,15 1,50±0 ,12 1,60±0,18 1,31±0,12 1,71±0 ,10

20-30 1,79±0 ,13 1,68±0,14 1,72±0,15 1,57±0 ,16 1,65±0 ,09 1,75±0,11 1,56±0,14 1,84±0 ,18

30-40 1,95±0 ,19 1,58±0,10 1,78±0,18 1,64±0 ,19 1,65±0 ,15 1,52±0,08 1,40±0,08 1,59±0 ,15

сред нее 1,63 1,45 1,57 1,58 1,52 1,50 1,36 1,71

верхний допустимый предел. Для сохранения высоких показателей плодородия в почвах тяжелого гранулометрического состава сумма частиц размером более 10 мм не должна превышать 30,0 %. По нашим данным в верхних горизонтах почвы на их долю приходилось более 40,0 %. Таким образом, исключение механических обработок пахотного горизонта, применение нулевой обработкой вызывает существенное деградационное изменение в структурном состоянии чернозема обыкновенного.

В исследованиях при изучении оптимальных смесей агрегатов

различных размеров было уточнено, что в составе агрономически полезных

агрегатов должны преобладать (60,0-65,0 %) агрегаты от 5 до 0,25 мм, а более

крупных - 20,0-25,0 %. Пыли при этом не должно быть более 15,0 %. При

этих условиях в растении (тест-культурами были яровые зерновые культуры)

76

лучше поступали элементы питания, был выше урожай и минимальным транспирационный коэффициент (Медведев В.В. и др., 1978; Медведев В.В., 2008). В этих же опытах было установлено, что в условиях недостатка влаги доля структур агрономически полезного размера должна возрастать. Найденные закономерности имеют прямое отношение к обработке почвы. Они означают, что разделка почвы при ее обработке должна быть, возможно, более тщательной (особенно в засушливых условиях), но распыления допускать никак нельзя.

3.4. Влияние обработок почвы на дифференциальную порозность

Состояние порозности пахотного слоя является важным агрономическим показателем. Теория агрегирования почв была разработана русскими учеными академиками В.Р. Вильямсом и К.К. Гедройцем, причем один (Гедройц) объяснял агрегирование почвенных частиц путем сложной коагуляции с образованием агрегатов первого, второго и более высоких порядков до зернистой структуры включительно, а другой (Вильямс), признавая коагуляционную природу микроагрегатов, относил дальнейшее, более сложное агрегирование за счет склеивания микроагрегатов органическими веществами, синтезирующимися и консервирующимися в почве (Польский М.Н., 1949).

Общая пористость и соотношение в ней меж - и внутри агрегатных пор являются важными диагностическими признаками почвы как объекта механической обработки (Медведев В.В., 2013). По его мнению, агрономическая ценность порового пространства определяется по соотношению меж - и внутри агрегатных пор. Роль первых из них -обеспечение беспрепятственного поступления влаги, вторых - бережное ее использование для питания растений. Соотношение двух категорий влаги регулируется рациональным выбором почвообрабатывающих рабочих органов и глубиной обработки.

Физическое свойство, как плотность почвы определяет урожай растений не только как характеристика плотности упаковки частиц и проницаемости для корней, а прежде всего тем, что формирует оптимальные водный, воздушный и питательный режимы растений (Шеин Е.В., 2005).

Знание всех величин порозностей - почвы, агрегатов, межагрегатной -весьма важно во многих аспектах. В хорошо агрегированной почве основные запасы питательных веществ, микроорганизмов, влаги находятся именно внутри агрегатов. Снижение агрегатной порозности - яркое свидетельство ухудшения физического состояния почв. Именно почвенные агрегаты обуславливают почвенное плодородие, так как в их поровом пространстве хранятся питательные вещества, влага, которые потребляют растения. Основная функция межагрегатного пространства - это проведение потоков веществ. В основном по межагрегатному поровому пространству происходит перенос воды и растворенных в ней веществ (Шеин Е.В., 2005).

Для характеристики порового пространства важны не только величины объема порового пространства, но и диаметры преимущественных пор. Поры с соответствующими диаметрами несут определенные функции: макропоры -перенос воды и веществ, мезопоры - сохранение влаги, микропоры - запас недоступной для растений влаги (Шеин Е.В., 2005). Наиболее эффективными являются поры диаметром от 10 до 300 мкм. Проведенные исследования рядом авторов свидетельствуют (Кузнецова И.В., Скворцова Е.Б., 2013), что минимальное содержание этих пор в высокогумусовых почвах отмечается при плотности уже 1,16 г/см3. С увеличением плотности количество этих пор еще больше сокращается. Если считать, что поры этого размера служат для впитывания и передвижения воды, протекания всех биохимических и физико-химических процессов, то очевидно, что уменьшение их объема при уплотнении приводит к резкому снижению показателей эффективного плодородия почв. Кроме того, уменьшение объема пор этого размера создает механическое препятствие для проникновения в почву корней растений, диаметр которых превышает 10 мкм.

Благодаря агрогенному воздействию в пахотных горизонтах отмечается конвергенция пространственно-геометрических показателей почвенной структуры (Скворцова Е.Б., 2009).

Анализ данных по формированию порозности почвенного профиля под воздействием различных приемов обработки почвы показал следующее. Более высокие значения общей порозности по всем вариантам обработки почвы характерны для периода возобновления весенней вегетации озимой пшеницы. По классификации предложенной Н.А. Качинским (1965) (Шеин Е.В, Гончаров, 2006) в весенний период значения общей порозности по всем вариантам обработки почвы можно отнести к «отличной». В верхнем посевном слое (0-10 см) общая порозность была близка между вариантами и варьировала в пределах 62,1-62,5 % (рис. 16). Исключением является вариант с технологией прямого посева. В нем значения данного показателя составило несколько меньшее значение - всего 58,6 %.

Профильное изменение порозности характеризуется резким скачком на границе посевного и подпосевного слоя почвы. При этом на технологиях предусматривающих различную степень механического воздействия на почву (вспашка, поверхностная, безотвальная) в слое 10-20 см она оставалась в градации «отличной» оценки порозности. В технологии прямого посева пористость почвенного слоя снизилась до показателя «хорошая» при значении 53,2%. Снижение пористости по отношению к верхнему посевному слою в этом случае составило 5,4 %. По другим вариантам обработки градиент снижения варьировал в пределах 3,5-7,1 %. Причем, меньшее показатели характерны для технологии с оборотом пласта (вспашка).

Для нижележащих почвенных слоев (20-30 и 30-40 см) изменение общей порозности было не столь существенным и близким между вариантами. Вместе с тем минимальные показатели отмечены на технологии прямого посева.

Еще необходимо отметить одну из важных особенностей формирования порового пространства в зависимости от приемов обработки почвы. В

79

технологии прямого посева складываются более гетерогенные условия, о чем свидетельствуют различия между минимальными и максимальными показателями. При нулевой обработке общая порозность имела минимальное значение (в слое 0-10 см) 46,7 %, максимальное - 65,9 %.

Вспашка

Безотвальная обработка

•О <0 т о с

>5 О

%

40,0 50,0 60,0 70,0

0 5 10 15 20 25 30 35

—минимум —среднее Д максимум

%

40,00 50,00 60,00 70,00

- —минимум Д максимум

среднее

Поверхностная (дискатор)

%

40,0 50,0 60,0 70,0

Прямой посев

0

-♦—минимум —среднее Д максимум

•О ш т о с

>5

О ^

и

%

40,00 50,00 60,00 70,00 0

5

10

15

20

25

30

35

—♦— минимум —среднее Д максимум

Рисунок 16. Общая порозность почвы в период ВВВВ, (%) 20132015 гг.

В технологиях с различным характером механического воздействия на

почву варьирование минимальных - максимальных значений менее

80

выражено. Так по вспашке она изменялась в пределах 58,1-65,1 %, по безотвальной обработке 56,6-67,2 % и по поверхностной (дискатор) 56,267,9 %. Таким образом, размах варьирования по нулевой обработке с оставил 19,2 %, по остальным вариантам всего 7,0-11,2 %. Минимальный размах свойственен вспашке. Это свидетельствует о формировании гамогенносложенного горизонта при вспашке.

В течение вегетации происходят естественные процессы усадки и более плотной компоновки почвенных педов. Отмечается снижение влагообеспеченности растений. Это подтверждается данными анализа плотности сложения. В результате значение общей порозности претерпевает существенное изменение. Минимальные значения в фазу спелости, как и в начале вегетации, отмечаются на нулевой обработке. Причем по всему исследованному профилю почвы (0-40 см) отмечаются близкие показатели -от 51,1 до 52,6 % (рис. 17). Заметных профильных изменений в этом случае не выявлено. Необходимо также отметить значительное снижение степени варьирование между граничными значениями. Минимальные показатели общей порозности равнялись 44,1 %, максимальные - 59,3 %. Таким образом, к фазе спелости в технологии прямого посева происходит снижение различий граничных показателей.

Совсем по другому формируется общая порозность на вариантах с различным характером механического воздействия на посевной слой. Максимальные значения отмечаются в верхнем посевном слое почвы 0-10 см с резким снижением при смещении в нижние слои. Поверхностная обработка почвы дискатором обеспечивало общую порозность на уровне 60,0 %, что на 1,1 и 2,6 % превышает варианты с безотвальной обработки и вспашки соответственно. При этом по дискатору различия минимальных и максимальных значений составили 14,7 %, по безотвальной обработке -12,1 % и по вспашке всего 4,5 %. Таким образом, и в период уборки, как и после весеннего возобновления вегетации по вспашке почвенный профиль

отличается более равномерным сложением.

81

40,0

% 60,0

80,0

-♦—минимум —среднее Д максимум

%

40,00 50,00 60,00 70,00

0

- —минимум —среднее Д максимум

Поверхностная (дискатор) Прямой посев

%

40,0 50,0 60,0 70,0

•О 10 т о с

>5

О ^

и

-♦—минимум —среднее Д максимум

%

40,00 50,00 60,00 70,00 0

5

10

15

20

25

30

35

-♦—минимум —среднее Д максимум

Рисунок 17. Общая порозность в фазу спелости, (%) 2013-2015 гг.

Для профильного изменения необходимо отметить следующие

общей порозности на этих вариантах особенности. По вспашке отмечается 82

плавное постепенное уменьшение от верхних горизонтов к нижним. В посевном слое 0-10 см она равнялась 57,4 %, в нижележащем слое 10-20 см -56,5 %, в слое 20-30 см - 56,2 % и в слое 30-40 см - 51,5 %. То есть наиболее резкий заметный скачок в снижении общей порозности происходит на границе примерно 30 см.

В технологиях безотвальной и поверхностной обработки почвы резкое уменьшение количества пор отмечается в подпосевном слое почвы - 10-20 см. Причем наиболее заметный сдвиг характерен при поверхностной обработке дискатором. Если в слое 0-10 см общая порозность равняется 60,0 %, то в нижележащем слое 10-20 см уже всего 53,5 %.

Общая оценка общей пористости для всего исследованного слоя почвы 0-40 см показывает более высокие значения на вариантах с механическим перемешиванием обрабатываемого слоя. По вспашке она составила в период весеннего возобновления вегетации 57,8 %, близкие значения при поверхностной обработке - 57,7 %. На безотвальном способе также отмечены близкие значения - 57,2 %. Минимум, как и по отдельным слоям почвы, свойственен технологии прямого посева - 54,0 %. В конце вегетации озимой пшеницы минимальный показатель общей порозности в среднем для слоя 040 см также отмечен при нулевой обработке - 51,3 %. Максимальная общая порозность на варианте с оборотом пласта 55,4 %. Варианты с поверхностной и безотвальной обработкой занимали промежуточное значение - 54,3 %.

Важной характеристикой почвенного порового пространства является количество воздухоносных пор. Их количество определяет многие показатели почвенного плодородия. Наши исследования позволили выявить следующие особенности формирования порозности аэрации в зависимости от способов основной обработки почвы. Наиболее высокое количество воздухоносных пор в начале вегетации отмечено на варианте с поверхностной обработкой дискатором (рис. 18). В слое почвы 0-10 см их количество равнялось

0,0

%

20,0 40,0

60,0

%

0,00 20,00 40,00 60,00

-♦—минимум Д максимум

среднее

минимум максимум

среднее

Поверхностная (дискатор) Прямой посев

%

0,0 20,0 40,0 60,0

0 5 10 15 20 25 30 35

-♦—минимум —среднее Д максимум

%

0,00 20,00 40,00 60,00

0

10

I 15

ш т о

о

и

20

25

30

35

-♦—минимум Д максимум

среднее

Рисунок 18. Порозность аэрации в зависимости от приемов обработки почвы в период ВВВВ, (%) 2013-2015 гг.

34,0 %, что составляет 54,6 % в относительном выражении. Нулевая обработка привела к существенному снижению количества пораэрации - до

5

28,9% (49,4% относительных). Вспашка и поверхностная обработка занимали промежуточное положение.

Наряду с этим необходимо отметить также большую степень варьирования между минимальными и максимальными значениями при нулевой обработке почве. В слое почвы 0-10 см в этом случае минимальное значение пористости аэрации составило 14,0 %, максимальное - 41,4 %. По другим способам основной обработки количество аэробных пор изменялось в пределах 20,7-42,6 %.

В нижележащих горизонтах почвы количество пораэрации по всем способам обработки почвы закономерно снижается. Наиболее заметный сдвиг происходит на границе посевного и подпосевного слоев почвы. Градиент снижения составляет 6,3-11,8 %. При этом также отмечается снижение удельного веса пораэрации в нижних горизонтах почвы.

К концу вегетации формирование порового пространства происходит в несколько иных условиях. Из-за иссушения и потери влаги в верхних горизонтах почвы происходит общее увеличение пораэрации за счет снижения количества пор занятых водой. При этом количество воздухоносных пор увеличивается от верхних слоев почвы к нижним.

В среднем для слоя 0-40 см минимальное количество пораэрации характерно для технологии прямого посева - 31,0 % (относительное значение - 60,4 %) (рис. 19). Вспашка формировала почвенный слой в наибольшей степени обеспеченный воздухоносными порами - 34,4% (62,1% относительное значение). Безотвальная и поверхностная обработка в этом отношении занимали подчиненное положение. Количество пораэрации равнялось соответственно 32,4 и 33,5 %.

И еще несколько слов о количестве пор занятых влагой. В начале весенней вегетации озимой пшеницы они занимали от 28,3 до 33,8 % объема почвы (Прил. 14, 15). Причем большие значения характерны для безотвальной обработки и

%

15,0 25,0 35,0 45,0 55,0

0

10

2 15 <о т о

20

25

30

35

10,00 0

%

30,00

50,00

10

2 15 <о т о

>1 20 о

25

30

35

-♦—минимум —среднее Д максимум

-♦—минимум —среднее Д максимум

Поверхностная (дискатор)

Прямой посев

15,0

%

35,0

55,0

%

0,00 20,00 40,00 60,00

.о 10 т о с

о

и

0

10

15

20

25

30

35

минимум

■среднее Д максимум

-♦—минимум —среднее Д максимум

Рисунок 19. Порозность аэрации в фазу спелости, (%) 2013-2015 гг.

5

5

5

вспашки. В среднем для слоя 0-40 см максимальное количество пор занятых водой отмечена на вспашке - 32,3 %. Минимальное - по нулевой обработке -30,0%.

Таким образом, наиболее высокая порозность чернозема складывается на вариантах с минимализацией приемов основной обработки. Применение технологии прямого посева приводит к заметному снижению общей порозности, количества пораэрации и пор занятых водой.

4. ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОГО ПЛОДОРОДИЯ 4.1. Нитратный азот

Высокая обеспеченность растений элементами минерального питания на протяжении всей вегетации является одним из необходимых условий для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Содержание в пахотном горизонте почвы подвижных элементов питания и их динамика является одним из основных показателей эффективного плодородия.

Нитратный азот служит основным источником азотный пищи растений и является продуктом нитрификации аммонийного азота (Панников, В. Д., 1987). Бактерии - нитрификаторы, отвечающие за процесс нитрификации, весьма требовательны к условиям среды. Очень чувствительны к температуре и влажности почвы. Оптимальными для их жизнедеятельности являются условия при температуре почвы в пределах 23-250С и влажности составляющей 70,0-80,0 % от ППВ (предельно-полевой влагоемкости). В связи с этим размер мобилизации нитратов в почве и степень обеспеченности ими растений в существенной мере определяется гидротермическими условиями в период вегетации.

Существенный вклад в характер обеспеченности растений азотом оказывают приемы обработки почвы. Формируя различный по сложению обрабатываемый слой, изменяя соотношения компонентов почвенной структуры, качественный состав почвенных пор в значительной мере изменяет содержание нитратов в почве. Полученные данные свидетельствуют, что содержание нитратного азота динамично во времени. В начальные этапы развития озимой пшеницы его количество находилось на минимальном уровне (табл. 6).

Варианты опыта Глубина, см Фазы развития растений

ВВВВ Трубкование Колошение Спелость Среднее

Вспашка 0-10 9,2 18,8 7,8 15,8 12,9

10-20 8,9 18,9 5,9 12,5 11,5

20-30 8,1 13,2 5,7 10,3 9,3

30-40 8,5 11,7 9,1 10,6 10,0

среднее 8,7 15,7 7,1 12,3 10,9

Безотвальная обработка 0-10 15,1 15,9 15,2 17,1 15,8

10-20 7,9 16,1 6,7 11,7 10,6

20-30 7,0 13,0 6,5 9,8 9,1

30-40 6,2 11,4 12,4 11,5 10,4

среднее 9,1 14,1 10,2 12,5 11,5

Поверхностная (дискатор) 0-10 13,6 23,8 12,4 27,1 19,2

10-20 7,6 16,4 6,1 17,4 11,9

20-30 7,3 11,8 5,4 10,6 8,8

30-40 6,5 10,0 8,3 11,2 9,0

среднее 8,7 15,5 8,0 16,6 12,2

Прямой посев 0-10 10,2 19,4 8,6 18,1 14,1

10-20 8,5 15,0 6,6 16,7 11,7

20-30 6,7 11,0 6,2 12,5 9,1

30-40 6,6 10,4 7,2 11,3 8,9

среднее 8,0 13,9 7,2 14,7 10,9

Оценка существенности частных различий Погрешность опыта Sxср = 3,9 % Погрешность разности средних Sd= 1,05 НСР05 = 2,46

Затем к фазе трубкования отмечено существенное увеличения, связанное с внесением минеральных туков и проведением азотных подкормок посевов. В дальнейшем к фазе колошения происходит резкое снижения доступного азота, обусловленное интенсивным потреблением в этот этап развития озимой пшеницы. В фазу спелости отмечен второй пик максимального содержания нитратного азота под посевами озимой пшеницы. Но вместе с тем необходимо отметить отличительные особенности в характере обеспеченности растений озимой пшеницы азотом и его профильного распределения. В период весеннего возобновления вегетации в верхнем 0-10 см слое почвы максимальное содержание нитратного азота

отмечено на безотвальном способе основной обработки почвы - 15,1 мг/кг. При обработке дискатором обеспеченность нитратным азотом несколько ниже - 13,6 мг/кг почвы. Минимальное количество доступной для растений азотной пище было отмечено на варианте с технологией прямого посева и по вспашке. Увеличение содержания нитратного азота при безотвальной обработке и по дискатору обусловлено, по всей видимости, вовлечением в процессы иммобилизации азотарастительных остатков предшествующей культуры (горчицы) с широким соотношением С^ находящихся на этих вариантах обработок в основном на поверхности и (или) в верхнем слое почвы.

В нижележащих горизонтах почвы, особенно на бесплужных способах обработки, отмечается резкий скачок в снижение обеспеченности растений азотом. На безотвальной обработке в слое 10-20 см снижение содержания нитратного азота по отношению к верхнему посевному составило 1,9 раза, по дискатору - 1,78 раза.

Несмотря на то, что в эту фазу развития растений озимой пшеницы, по вспашке в верхних слоях почвы отмечено минимальное количество нитратного азота, резкого профильного изменения не прослеживается. Для всего слоя почвы 0-40, см характерно равномерная обеспеченность азотом. Она изменяется от 9,2 мг/кг в слое 0-10 см до 8,5 мг/кг в слое 30-40 см.