Статья: Влияние технологии nо-till на структуру чернозема южного

Почвоведение и агрохимия № 1(50) 2013

106

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ NО-TILL НА СТРУКТУРУ ЧЕРНОЗЕМА ЮЖНОГО

С.Г. Черный, О.В. Выдынивская

Николаевский национальный аграрный университет, г. Николаев, Украина

Современную систему земледелия Nо-till, которую иногда еще называют системой нулевой обработки почвы, достаточно обоснованно относят к весомым достижениям агрономической и агроинженерной науки второй половины XX столетия [1]. Нулевая обработка - это способ посева без предварительной обработки почвы в стерню или пожнивные остатки.

По последним данным, объемы применения технологии Nо-till в мире находятся в пределах 105 млн га, в том числе в Америке площади с введенными новыми технологиями составляют примерно 87 млн га, в Австралии - 12, в других странах мира - 6 млн га. Из общей площади на шесть стран: Бразилию, Аргентину, США, Канаду, Австралию и Парагвай - приходится 95 %. На долю Европейского континента, включая и восточную его часть, приходится 2,5-3 %. Ежегодно площади под Nо-till растут примерно на 1 млн га [1]. В Украине распространение и внедрение технологии Nо-till началось в 70-е гг. прошлого века. Однако более удачный этап внедрения технологии Nо-till в Украине был начат корпорацией «Агро-Союз» в Днепропетровской области уже в 1990-е гг. Постепенно новая технология выращивания сельскохозяйственных культур получает распространение на всей территории Украины, особенно в ее степной части [1].

Причин внедрения Nо-till на данный момент несколько, а именно:

• экономические (уменьшение затрат на выращивание сельскохозяйственных культур);

• экологические (увеличение содержания и улучшение баланса органического вещества, сохранение влаги, что особенно актуально в засушливых районах Степи, уменьшение непроизводительных потерь C₂ из почвы, сохранение структуры почвы, уменьшение угрозы эрозии);

• организационные (уменьшение количества технологических операций при выращивании сельскохозяйственных культур);

• социальные (уменьшение рабочего времени, занятости, создание возможностей для людей заниматься другими видами деятельности) [2].

Важным аргументом в пользу внедрения новой системы земледелия является ее значительный почвозащитный эффект, что связано именно с мульчей, которая защищает поверхность почвы от действия экстремального поверхностного стока и сильных ветров и существенно уменьшает эрозионные потери почвы, особенно при длительном использовании этой технологии [2-5]. земледелие агрономический почва

Важной характеристикой качества системы земледелия как с агрономической точки зрения, так и с противоэрозионной (водостойкость) и противодефляционной (ветроустойчивость) характеристик являются параметры структуры почвы. Существует довольно большой перечень зарубежных и отечественных публикаций относительно влияния Nо-till на показатели структуры почвы. Преимущества нулевой обработки относительно физических и физико-химических свойств почвы были отмечены в Великобритании. В частности, констатировалось улучшение структурного состояния почвы вследствие сдерживания минерализации органического вещества, накопления растительных остатков и подвижных фракций органического вещества (полисахаридов). Сохранение структуры при внедрении Nо-till наблюдается также на почвах южной и средней Англии. Положительное влияние Nо-till на стабильность агрегатов в слое 0-3 см и на противоэрозионную устойчивость почвы были определены во Франции и других средиземноморских странах [6]. Так же было отмечено, что внедрение Nо-till в штате Миссисипи (США) приводит к частичному увеличению стабильности воздушно-сухих агрегатов, что, по мнению автора, определяет ветроустойчивость почвы [7].

Исследования, проведенные М.И. Байдюком, на обыкновенных черноземах в Донецкой области показали, что технология нулевой обработки не создает условий для ухудшения структурно-агрегатного состава почвы по сравнению с контролем и существенно не влияет на содержание водостойких агрегатов почвы [8].

В исследованиях, проведенных в Национальном университете биоресурсов и природопользования, было установлено, что разные технологии возделывания, в том числе традиционная и нулевая, по-разному влияют на соотношение разных фракций при агрегатном анализе. В частности, в фазу кущения озимой пшеницы в зависимости от технологии обработки почвы количество агрономически ценных агрегатов (0,25-10 мм) было больше при нулевой технологии и составляло около 90 %, а при традиционной - 75 % [1].

МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования по влиянию нулевой обработки на структуру почвы были проведены на черноземах южных Асканийской государственной сельскохозяйственной опытной станции Института орошаемого земледелия НААН Украины (Каховский р-н, Херсонская обл.) в рамках стационарного полевого опыта по изучению влияния способов основной обработки на урожайность сельскохозяйственных культур и свойства почв (3 года внедрения Nо-till), на землях государственного предприятия «Опытное хозяйство «Асканийское» (Каховский р-н, Херсонская обл., 6 лет внедрения Nо-till), на землях фермерских хозяйств «Росток» (Верхнерогачинский р-н, Херсонская обл., 6 лет внедрения Nо-till) и «Весна» (Снигиревский р-н, Николаевская обл., 3 года внедрения Nо-till, среднеэродированные почвы). Контролем были почвы со стандартной для Степи Украины основной обработкой - под пропашные культуры (горох, сорго, подсолнечник) вспашка 20-22 см и 28-30 см глубиной, а под культуры сплошного посева (озимая пшеница, ячмень) - дискование глубиной 12-14 cм. Исследования проводились в июне-июле 2011-2012 гг. Координаты мест исследований были определены GPS-навигатором «Garmin» и приведены в таблице 1.

Таблица 1. Координаты мест исследований

Структурно-агрегатный, гранулометрический и микроагрегатный состав почвы определялись согласно действующим государственным стандартам Украины [9-11].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Структуру почвы необходимо характеризовать с разных позиций. Компоновка в почве отдельных агрегатов, что определяет водный и воздушный режим, контакт корневых систем культурных растений с почвой, а также прочность агрегатов к воздействию внешних агентов, как правило, это вода и ветер, характеризуются рядом показателей, имеющих агрономический и почвозащитный смысл.

Для более полного представления о структурном состоянии почвы необходимо определить выход разного размера фракций микроагрегатов (т. е. частичек почвы меньше 0,25 мм), а также обязателен анализ главного свойства микроагрегатов - соотношения в различных фракциях агрегированных и неагрегированных частичек.

Выход мелких фракций, особенно ила (<0,001 мм), при микроагрегатном анализе, выполненном без химических воздействий на почву, будет всегда меньше, чем при гранулометрическом анализе. Сопоставление результатов микроагрегатного и гранулометрического анализов позволяет судить о степени дисперсности почвы, прочности ее микроструктуры. Процентное отношение ила микроагрегатного к илу, полученному при гранулометрическом анализе, характеризует, по Н.А. Качинскому, степень ее распыляемости в воде, или фактор дисперсности (К_Д) [12]. Результаты наших исследований показали (табл. 2), что, согласно классификации почв по коэффициенту дисперсности Н.А. Качинского, почвы во всех вариантах характеризуются высокой микрооструктуренностью (К_Д <15).

Таблица 2. Влияние технологии Nо-till на показатели микроструктуры чернозема южного

Существует еще ряд показателей, характеризующих прочность микроструктуры от внешних воздействий, а именно: коэффициент агрегированности Бейвера-Роадеса (К_А), показатель Димо (М_Д) [12], показатель противоэрозионной стойкости Воронина-Кузнецова (П_ПС) [13] или показатель водостойкости микроструктуры. Расчеты показали, что по показателю Бейвера-Роадеса почвы в большинстве вариантов обладают хорошей (К_А = 65-80), высокой (К_А = 80-90) и очень высокой (К_А> 90) микроагрегированностью. О высокой микрооструктуренности данных почв говорит и показатель Димо (М_Д). В большинстве вариантов данные почвы характеризуются также высокой противоэрозионной стойкостью (П_ПС > 10). Таким образом, можно сделать вывод, что в результате применения технологии Nо-till в течение столь короткого периода времени (от 3 до 6 лет) микроструктура практически не меняется и зависит лишь от содержания главного агрегирующего агента - содержания ила при анализе гранулометрического состава почвы (рис. 1).

Почвоведение и агрохимия № 1(50) 2013

106

Рис. 1. Зависимость между коэффициентом агрегированности Бейвера-Роадес и содержанием ила при гранулометрическом анализе

Что касается макроструктуры южных черноземов, то агрономически ценной является комковато-зернистая структура с размером агрегатов от 0,25 до 10 мм, обладающих пористостью и водостойкостью. Такая структура обуславливает наиболее благоприятный водно-воздушный режим почвы, способствует диффузии в почву необходимого количества кислорода и удалению из нее углекислого газа. Структура влияет на механические свойства почв, прорастание семян растений, расположение в почве корней. Утрата почвой агрегированности приводит к сокращению объема пор, по которым происходит проникновение воды в почву и осуществляется газообмен, т.е. аэрация почвы. Нарушение аэрации в почве ведет к интенсификации анаэробных процессов, что способствует возникновению в ней токсичных для растений веществ.

Рис. 2. Зависимость между коэффициентом структурности и содержанием фракции 3-10 мм при «сухом» просеивании

По результатам агрегатного анализа вычисляют коэффициент структурности (К_СТР), под которым понимается отношение количества агрегатов от 0,25 до 10 мм (в %) к суммарному содержанию агрегатов меньше 0,25 и больше 10 мм (в %) [14, 12]. Наши исследования показали (табл. 3), что во всех вариантах для пахотного слоя почв коэффициент структурности был больше 1,5, т. е. структура может оцениваться как хорошая [12].В то же время существует определенная тенденция к увеличению коэффициента структурности в почвах, где применялась Nо-till, за счет крупных фракций почвы 3-10 мм (рис. 2), главным образом в верхних слоях почвы 0-5 и 5-10 см.