Агрохимия, 2019, № 10, стр. 58-63

ВВЕДЕНИЕ

Применение ресурсосберегающих приемов основной обработки почвы в целях повышения эффективности сельскохозяйственного производства и защиты почв от эрозии может негативным образом сказываться на плотности почв, что выражается в их чрезмерном переуплотнении [1]. Например, в опытах с разными приемами обработки плотность выщелоченных черноземов по сравнению со вспашкой значительно возрастала в вариантах с минимальными обработками [2]. Показано, что плотность черноземов южных карбонатных увеличивалась по мере минимизации обработок [3]. В исследованиях других авторов установлено, что применение минимальных обработок, включая нулевую, не оказывало существенного влияния на плотность черноземов. Например, длительное применение минимальных отвальных и безотвальных основных обработок почвы в зернопаровых и зернопаропропашных севооборотах на черноземе обыкновенном Среднего Заволжья не приводило к его переуплотнению [4]. Использование минимальной, поверхностной и нулевой обработок в звене зернопропашного севооборота не привело к значительному уплотнению чернозема обыкновенного [5]. Отмеченные разными авторами различия влияния минимальных обработок на плотность почв дает основания для дальнейшего исследования влияния этого способа обработок и сопутствующих им факторов на плотность агрочерноземов.

Цель работы – оценка влияния различных факторов, включая приемы обработки почвы, на плотность агрочернозема в течение вегетации озимой пшеницы.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследование выполнено в полевом опыте, проведенном на полях ЗАО “Агрофирма Павловская нива” Павловского р-на Воронежской обл. в 2013–2015 гг. с разными приемами основной обработки почвы (вспашкой, безотвальной, поверхностной и нулевой обработками), на черноземе обыкновенном среднемощном среднегумусовом, содержащем 4.91–6.67% гумуса, 27.4–35.5 и 5.1–8.8 мг-экв/100 г обменного кальция и магния, 0.275% общего азота, 0.164% валового фосфора и 1.86% валового калия. Величина  ${\text{p}}{{{\text{H}}}_{{{{{\text{H}}}_{{\text{2}}}}{\text{0}}}}}$ составляла 6.78–7.88, рН_KCl 5.43–7.09. Гидролитическая кислотность изменялась в пределах 0.70–4.65 мг-экв/100 г почвы. Во время проведения опыта среднее содержание подвижного фосфора и обменного калия (по Чирикову) составило 54.5–60.6 и 65.0–72.8 мг/кг почвы соответственно.

В опыте выращивали озимую пшеницу сорта Губернатор Дона. Норма посева составляла 5.0 млн всхожих семян/га. Предшественником была горчица. Опыт проводили в звене горчица–озимая пшеница. Перед посевом вносили минеральные удобрения в дозах (NPK)60. Посевная площадь опытной делянки составляла 225, учетная – 175 м². Повторность опыта четырехкратная.

Вспашку проводили на глубину 18–20 см (МТЗ-1221 + ПЛН-3 × 35), безотвальную обработку также выполняли на глубину 18–20 см глубокорыхлителем Нью Холлонд + Artiglio, для поверхностной обработки на 8–10 см использовали дискатор ХТЗ-17221 + БДМ-4 × 4. Для нулевой обработки применяли сеялку прямого посева Джон-Дир (9-й серии) + Amazone DMC 9000) [6].

В годы проведения исследования в целом в условиях достаточного увлажнения и обеспечения теплом метеорологические условия характеризовались существенной контрастностью, что было отмечено в период прохождения растениями наиболее ответственных фаз развития. Наиболее благоприятным для роста и развития озимой пшеницы был 2014 г. Он в основном характеризовался повышенным температурным фоном, при достаточной обеспеченности влагой. Самые неблагоприятные условия вегетации озимой пшеницы были отмечены в 2013 г., когда с середины мая по конец июня установилась очень жаркая погода, сопряженная с проявлением признаков почвенной (сильные трещины) и воздушной засухи (увядание растений). Период прохождения активных фаз вегетации озимой пшеницы в 2015 г. был менее благоприятным для этой культуры по сравнению с 2014 г. и мало отличался от аналогичного периода 2013 г. В целом при относительно близком температурном режиме вегетационного периода лет проведения опыта, рост и развитие озимой пшеницы, вероятно, во многом определял характер увлажнения агрочернозема. Например, средние коэффициенты увлажнения (по Иванову) в наиболее ответственные фазы развития озимой пшеницы в 2013, 2014 и 2015 гг. (май–первая половина июля) соответственно составили 0.26, 0.37 и 0.25.

Ежегодно на протяжении всех лет исследования во время возобновления весенней вегетации (ВВВ) и спелости в слоях 2–7, 10–15, 20–25 и 30–35 см почвы методом режущего кольца (буром Качинского) в пятикратной повторности определяли плотность почвы непосредственно на делянках с разными приемами обработки, на которых впоследствии проводили учет урожайности сельскохозяйственных культур. Объем бура составлял 200 см³. В годы исследования определяли влияние приема основной обработки почв, фаз вегетации озимой пшеницы и глубины слоя на плотность почвы. Величина равновесной плотности в исследованных слоях почвы составляла 1.15–1.20 г/см³. Запасы продуктивной влаги в слое 0–20 см за годы исследования в вариантах опыта в фазе ВВВ составили 12.3–39.9 мм, в фазе спелости – 0–12.7 мм. При этом варианты со вспашкой, безотвальной и поверхностной обработкой незначительно различались запасами продуктивной влаги, а в варианте с нулевой обработкой в слое 0–20 см запасы влаги в большинстве случаев были значительно меньше по сравнению с остальными вариантами.

Для установления значимости влияния перечисленных факторов на уплотнение указанных слоев почвы использовали многофакторный дисперсионный анализ. Значимость главных эффектов и их взаимодействий определяли в попарных сочетаниях изученных факторов для каждого года исследования [7].

Был также проведен этим методом расчет, когда годы исследования, наряду с перечисленными факторами, рассматривали в качестве фактора влияния на плотность агрочернозема (4-й фактор). Методом корреляционного анализа определяли связь между урожайностью озимой пшеницы и плотностью слоев 2–7, 10–15, 20–25 и 30–35 см в фазах ВВВ и созревания озимой пшеницы для каждого приема основной обработки почв.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В 2017 г. соавтором работы Сапрыкиным [6] была определена плотность почвы в слоях 2–7, 10–15, 20–25 и 30–35 см в вариантах разных приемов основной обработки почвы в фазах ВВВ и спелости зерна озимой пшеницы для каждого года опыта (табл. 1).

Установлено, что фаза ВВВ по сравнению с фазой спелости характеризовалась меньшими показателями плотности почвы. В среднем за 3 года проведения опыта слой 2–7 см в фазе ВВВ характеризовался близкими величинами плотности (0.98–1.00 г/см³) в вариантах вспашки, безотвальной и поверхностной обработок. В варианте нулевой обработки плотность агрочернозема была больше по сравнению с остальными вариантами обработок, но эти различия не были значимыми. Примерно такие же тенденции к изменению величины плотности почвы были отмечены в фазе ВВВ в слое 10–15 см. Ниже по профилю различия между вариантами опыта по плотности почвы постепенно нивелировались. В фазе спелости также в верхних 2-х слоях плотность почвы в варианте нулевой обработки была более высокой по сравнению с другими вариантами. Однако значимо больше плотность была в слое 2–7 см в варианте нулевой обработки по отношению к варианту вспашки. В других случаях величина плотности в варианте нулевой обработки несущественно превышала этот показатель по сравнению с остальными вариантами.

Применение многофакторного дисперсионного анализа к полученным данным для оценки влияния приема обработки почв, начальной и конечной фазы вегетации и глубины слоя почв на плотность агрочернозема для каждого года проведения опыта, а также включение в состав оцениваемых факторов фактора года проведения опыта позволило получить следующие результаты (табл. 2). Изученные факторы во все годы оказывали значимое влияние на плотность почв. Исключением в этом плане был фактор фаз вегетации, влияние которого в 2015 г. на исследованное свойство было незначимым. Незначимое влияние на плотность почв оказали также все взаимодействия факторов в годы проведения опыта. Суммарная доля вклада главных эффектов исследованных факторов в уплотнение почвы в годы исследования составили 73.3–80.2%. Влияние данных факторов на уплотнение почв в годы исследования проявлялось неодинаково. В 2013 г. наибольший вклад в уплотнение почвы внес фактор глубины слоя, затем в порядке убывания вклада следовали прием обработки и фаза вегетации. В 2014 г. доли вклада в уплонение почвы распределились другим образом. Максимальной долей вклада характеризовался фактор фаз вегетации, несколько меньшей – глубина слоя почв и минимальной долей – прием обработки. В 2015 г. по доле вклада в уплотнение почв доминировал фактор глубины слоя почв, значительно меньшей долей вклада (более чем в 3 раза) в уплотнение почвы характеризовался следующий по значимости фактор – прием обработки. Влияние фактора фаз вегетации в 2015 г. не было значимым. Максимальной средней долей вклада в уплотнение почв за 3 года проведения опыта характеризовался фактор глубины слоя почв. Величина этой доли составила 37.3%. Аналогичные показатели факторов фаз вегетации и приема обработки почв были примерно одинаковыми и составляли 20.0 и 19.4% соответственно.

Доля фактора глубины слоя почв, так же, как и суммарная доля всех факторов, в уплотнение агрочернозема имела тенденцию к увеличению в годы с вегетационным периодом, относительно неблагоприятным для роста и развития озимой пшеницы. Доля влияния фаз вегетации с условиями года соотносилась обратным образом: достигала максимума в наиболее благоприятный год и уменьшалась при ухудшении погодных условий. Воздействие приема обработки на плотность почвы не обнаружило какой-либо тенденции в зависимости от погодных условий лет проведения опыта.

С включением в схему многофакторного дисперсионного анализа в качестве 4-го фактора года проведения исследования было установлено, что все факторы оказывали значимое влияние на плотность почвы, тогда как взаимодействия факторов на этот показатель существенно не влияли. В совокупности доля главных эффектов изученных факторов была равна 77.4%. Наибольшая доля вклада в уплотнение почв среди данных факторов была внесена годами проведения опыта (42.6%). В порядке уменьшения доли вклада в уплотнение почв остальные факторы образовывали следующую последовательность: глубина слоя почвы, фазы вегетации и прием обработки почвы. В среднем уменьшение доли вклада этих факторов в уплотнение почв при замене трехфакторной схемы дисперсионного анализа четырехфакторной составило 11.4–16.7%. При этом уменьшение доли вклада в уплотнение агрочернозема было максимальным для фактора глубины слоя почв, в меньшей степени уменьшилась соответвующая доля фактора фаз вегетации, и еще меньше сократилась доля фактора приема обработки.

В работе [6] было показано, что наиболее высокую урожайность зерна озимой пшеницы (4.42 т/га в среднем за 2013–2015 гг.) обеспечивала поверхностная технология обработки почвы с использованием дискаторов (табл. 3). В 2013 г. урожайность озимой пшеницы в варианте поверхностной обработки значимо не отличалась от этого показателя в других вариантах. В 2014 г., напротив, урожайность при поверхностной обработке была значимо больше, чем во всех остальных вариантах. В 2015 г. урожайность в варианте поверхностной обработки была несущественно больше, чем в вариантах вспашки и безотвальной обработки, но существенно превосходила этот показатель в варианте нулевой обработки. При нулевой обработке формировалась самая низкая урожайность озимой пшеницы (3.67 т/га в среднем за 2013–2015 гг.).

Для установления связи между урожайностью озимой пшеницы в годы проведения опыта и плотностью слоев почвы в периоды фаз вегетации в вариантах разных приемов основной обработки были использованы данные табл. 1 и 3. Проведенные расчеты показали, что значимых величин коэффициентов корреляции между урожайностью озимой пшеницы и плотностью почвы в исследованных слоях в вариантах всех приемов обработки в фазах ВВВ и спелости получено не было. Вероятно, уплотнение почвы в фазах ВВВ и спелости озимой пшеницы не оказывало влияния на урожайность этой культуры

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, по доле вклада влияния на плотность агрочернозема в слоях 2–7, 10–15, 20–25 и 30–35 см почвы наиболее существенным был фактор глубины почвенного слоя. Этот фактор как в отдельные годы опыта, так и за весь его период, оказывал значимое влияние на плотность агрочернозема. Доля вклада этого фактора в изменение плотности почвы была тем больше, чем менее благоприятными были погодные условия года в период прохождения озимой пшеницей наиболее ответственных фаз вегетации. Максимальная доля вклада этого фактора в изменение плотности почвы [57.7%] отмечена в 2015 г., когда указанный период, так же как и в 2013 г., был наименее благоприятным для роста и развития растений. Минимальной доля вклада [22.7%] была, когда период прохождения озимой пшеницей фаз вегетации был наиболее благоприятным из 3-х лет проведения опыта. Влияние фактора фаз вегетации по сравнению с фактором глубины почвенного слоя было менее выраженным, что выражалось в меньшей доле вклада в вариабельность плотности агрочернозема. Однако доля вклада фаз вегетации в изменение плотности агрочернозема в отличие от фактора глубины почвенного слоя была больше при наиболее благоприятных условиях роста и развития озимой пшеницы по сравнению с менее благоприятными погодными условиями. Например, в 2015 г. доля вклада фактора фаз вегетации в изменение плотности почвы была незначимой и составила 3.6%, а в 2014 г., когда по сравнению с 2015 г. были значительно более благоприятные условия роста и развития озимой пшеницы, величина вклада была равна 32.7%. Доля вклада фактора приема обработки в изменение уплотнения почвы по сравнению с остальными факторами в меньшей степени изменялась в годы исследования и не проявляла какой-либо тенденции в зависимости от условий года, определяющих рост и развитие озимой пшеницы.

Из сопоставления трехфакторных схем дисперсионного анализа для каждого года проведения исследования с четырехфакторной схемой, включавшей в качестве самостоятельного фактора годы проведения опыта, можно было заключить, что последний фактор вычленился главным образом за счет перехода к нему долей вклада от всех 3-х основных факторов. Доли вклада этих факторов при переходе от трехфакторной к четырехфакторной схеме в среднем уменьшились на 11.4–16.7%. При этом максимальное снижение доли вклада в уплотнение почвы было отмечено для фактора глубины почвенного слоя, минимальное – для приема обработки.

Результаты расчета коэффициентов корреляции между урожайностью озимой пшеницы и плотностью почвы в исследованных слоях для каждого приема обработки в годы проведения опыта показали, что плотность агрочернозема в фазах возобновления весенней вегетации и спелости не оказывала существенного влияния на урожайность зерна этой культуры