Статья: Влияние способов обработки почвы на водно-физические свойства и урожайность ярового ячменя при возделывании на склоновых землях Ростовской области

Аккумуляция осадков холодного периода в различные по влагообеспеченности годы складывается по-разному (таблица 2). В засушливые годы почва, обработанная чизельным плугом, аккумулирует 45,8 % от всех осадков, выпавших в холодное время года, что на 26 % больше, чем в вариантах с отвальной обработкой. Во влажные годы преимущество имеет отвальная обработка (15 %).

Таблица 2 - Аккумуляция осадков холодного периода года в слое почвы 0-100 см в зависимости от способа обработки почвы, среднее за 1991-2017 гг.

При разуплотнении пахотного слоя почвы создаются благоприятные условия для усвоения почвенной влаги за счет увеличения поверхности соприкосновения почвенных частиц с влагой выпадающих атмосферных осадков и повышения скважности почвы. Однако излишне рыхлое состояние почвы при отвальной обработке способствует более интенсивному испарению почвенной влаги в летний период.

Одной из главных задач обработки почвы в севооборотах, расположенных на эрозионно опасных склонах в засушливой зоне, является создание условий для накопления и сохранения почвенной влаги. Достигается это благодаря оптимальному соотношению капиллярных и некапиллярных промежутков в структурной почве, что обеспечивает достаточную водопроницаемость и возможность длительное время удерживать влагу. Рыхлая почва с высокой пористостью, обладая повышенной водопроницаемостью, быстро впитывает влагу атмосферных осадков, но и быстро теряет ее.

С изменением агрофизических свойств почвы изменяется ее впитывающая способность. В варианте с чизельной обработкой почвы в период сева яровых культур водопроницаемость за 1-й час составляла 0,71 мм/мин, а в варианте с отвальной обработкой на 0,08 мм/мин влага впитывалась лучше (НСР05 - 0,02). Плотность сложения почвы в слое 0-30 см в этот период времени была незначительно выше в варианте с чизельной обработкой почвы, чем в варианте с отвальной. К периоду полной спелости оба эти показателя возросли. Излишне плотная почва влагу поглощает медленнее, значительная часть ее также теряется за счет испарения и потерь со стоком с поверхности (рисунок 1).

Рисунок 1 - Зависимость водопроницаемости от плотности сложения почвы в различные сроки определения и при разных способах обработки

яровой ячмень урожай влагообеспеченность

Наиболее полно агрономический смысл адаптивно-ландшафтного земледелия проявляется при контурно-мелиоративной организации территории, которая предполагает на эрозионно опасных склонах полосное приближенное к горизонталям размещение культур, а также приближенные к горизонталям направления обработки почвы, посева и других технологических операций по возделыванию сельскохозяйственных культур в севооборотах. Земледелие на ландшафтной основе предполагает комплекс агротехнических, лесомелиоративных, гидротехнических приемов, позволяющих сократить сток талой и ливневой воды, а также смыв почвы до безопасных пределов.

Контурно-ландшафтная организация территории с полосным размещением культур на эрозионно опасных склонах и почвозащитные обработки позволяют перевести влагу атмосферных осадков при таянии снега в доступную почвенную влагу.

Проведенные исследования в условиях черноземов обыкновенных слабоэродированных позволили сделать вывод, что на показатель высоты снегового покрова в большей степени влияет способ обработки почвы, чем влагообеспеченность года. Во влажные годы снега накапливается на зяби на 24-30 % больше, чем в засушливые. Гладкие гребни, остающиеся после прохода по полю плуга с оборотом пласта, хуже задерживают снег, чем стерня, оставленная при использовании почвозащитных агрегатов (таблица 3).

Таблица 3 - Влияние способов обработки почвы на влагозапасы в снеге и смыв почвы в период активного снеготаяния,среднее за 1991-2017 гг.

Как было отмечено выше, во влажные годы осадков в холодный период выпадает больше, чем в годы с недостаточным увлажнением. Запас воды в снеге, как и высота снегового покрова, также выше во влажные годы. В различные годы наблюдений и при различных обработках при таянии снега образуется от 230,0 до 410,0 т/га воды. Задача почвозащитного земледелия - эту влагу направить на создание земледельческой продукции и предотвратить процессы разрушения и деградации пашни.

Большое влияние на впитывающую способность почвы в холодный период оказывает глубина промерзания почвы. Она зависит от ряда факторов. Одним из них является температурный режим холодного периода, который в засушливые годы выше, чем среднемноголетние значения. Как было отмечено ранее, в годы со среднесуточной температурой выше минус 2,7 °С почва промерзает незначительно и большую часть холодного периода обладает хорошей впитывающей способностью. Поэтому формирование эрозии и смыва почвы наблюдается нерегулярно.

Другой важный момент - это защищенность поля растительными остатками. Почвозащитные обработки, оставляя на поверхности поля стерню, препятствуют стоку воды и смыву почвы. За все годы наблюдения в вариантах с чизельной обработкой почвы смыв был меньше на 11-17 %, чем в вариантах с отвальной. Средние значения количества смытой почвы в засушливые годы в вариантах с чизельной обработкой были равны 4,0 т/га, а во влажные годы смыв по этой же обработке был меньше на 27 %. В засушливые годы при резком наступлении оттепели вода, образовавшаяся за счет интенсивного снеготаяния, не успевая впитываться, образует сток. Во влажные годы температурный режим холодного периода и интенсивность снеготаяния ниже, чем среднемноголетние значения, поэтому вода успевает впитаться в почву и твердый сток существенно снижается.

Для предотвращения стоковых процессов рекомендуется применять на полях, подверженных эрозии, полосное размещение культур и агрофонов, которое в значительной степени противостоит развитию процессов водной эрозии как в ранневесенний период стока талых вод, так и во время выпадения ливневых осадков. Защита почв от смыва осуществляется за счет разновременности таяния снега в полосах, обусловленной различным микроклиматом, который создается под различными культурами и агрофонами, различных водно-физических свойств почв, создания при обработке полос пограничных валов с широким основанием и использования противоэрозионной функции растительного покрова.

Контурно-полосное размещение сельскохозяйственных культур и агрофонов на склонах является наиболее простым организационно-хозяйственным мероприятием, препятствующим возникновению эрозионных процессов. Отличие сплошного размещения культур от контурного заключается в том, что в первом случае поле разбивается на параллельные полосы поперек основного склона, а во втором случае полосы размещаются по контурам с учетом микрорельефа местности.

Система контурно-полосного размещения сельскохозяйственных культур и агрофонов на склонах предполагает чередование в полосах эрозионно устойчивых культур с эрозионно неустойчивыми культурами и агрофонами.

Защита эрозионно опасных склонов позволяет не только сохранить параметры почвенного плодородия, но и получить достаточно высокие урожаи возделываемых в севооборотах культур. Урожайность ярового ячменя за все годы исследования колебалась от 2,50 т/га на естественном уровне питания до 3,72 т/га при внесении повышенных доз удобрений. Наибольшая урожайность ярового ячменя отмечена во влажные годы (2,66-3,69 т/га). Анализ данных об урожайности в сравнении со среднемноголетними значениями (1990-2017 гг.) выявил, что в увлажненные и избыточно переувлажненные годы урожайность в вариантах естественного плодородия увеличивается на 6-7 %, а с применением удобрений - до 8 %. Недостаток влаги снижает урожайность культуры на 5-6 % в вариантах без внесения удобрений и до 7 % на удобренных фонах (Fфакт. > F05) (таблица 4).

Таблица 4 - Урожайность и окупаемость удобрений урожаем ярового ячменя в зависимости от влагообеспеченности года, уровня применения удобрений и обработки почвы, среднее за 1990-2017 гг.

В годы с достаточным увлажнением внесение удобрений в средних дозах позволяет повысить урожайность ярового ячменя на 24-26 % и до 31 % при внесении повышенных доз удобрений. При недостаточном увлажнении почвы и наступлении почвенной засухи урожайность ярового ячменя в вариантах без внесения удобрений снижается по сравнению со среднемноголетними значениями. Внесение удобрений в дозе 100 кг д. в./га севооборотной площади увеличивает урожай до 23 %, а при увеличении дозы в полтора раза - на 31 %.

Обработки почвы незначительно влияли на урожайность ярового ячменя, и прибавка урожая была в пределах ошибки опыта.

Эффективность использования удобрений под культуру определяется отношением прибавки урожая к дозе внесенных удобрений в действующем веществе на гектар севооборотной площади. Расчетные данные показали, что максимальная эффективность использования минеральных удобрений в средних дозах была отмечена во влажные годы и составляла от 8,7 до 9,3 кг/кг зерна, а увеличение дозы внесения удобрений в полтора раза несколько снизило окупаемость (до 7,4-7,6 кг/кг). В засушливые годы прибавка урожая ярового ячменя на 1 кг д. в. внесенных удобрений на 1-м уровне питания была равна 7,1-7,2 кг зерна, что на 17-23 % ниже, чем во влажные годы. На 2-м уровне применения удобрений окупаемость составила 6,9-7,1 кг/кг, что на 6-9 % ниже, чем во влажные годы. Применение чизельной обработки почвы в сравнении с отвальной в годы с 1-м уровнем питания увеличивает окупаемость удобрений на 7 %. Увеличение дозы удобрений не приводит к существенной разнице в их окупаемости. В годы с недостаточным увлажнением окупаемость удобрений существенно не отличается между дозами внесения и обработками почвы.

Выводы

Применение контурно-полосной организации территории на склонах крутизной до 3,5-4,0° существенно сокращает эрозионные процессы (до безопасных пределов) или приостанавливает их. Использование чизельной обработки почвы позволяет аккумулировать осадков в холодный период года на 26 % больше, чем в вариантах с отвальной обработкой, сокращает смыв почвы на 11-17 %, повышает урожайность ярового ячменя до 3,72 т/га при внесении повышенных доз удобрений. Наиболее эффективно применение удобрений под яровой ячмень в дозе 100 кг д. в./га севооборотной площади при чизельной обработке, прибавка урожая составила 9,3 кг зерна на 1 кг внесенных удобрений.

Список использованных источников

1 Каштанов, А. Н. Концепция устойчивого земледелия России / А. Н. Каштанов // Земледелие. - 2000. - № 3. - С. 10-12.