Наука и высшее профессиональное образование (стр. 18 )

Наблюдения за плотностью почвенных слоев, расположенных ниже границы обработки, выявили факт её заметной естественной динамики. При средней плотности в не затронутых обработкой слоях 1,25-1,30 т/м3, в отдельные годы почва разуплотнялась до 1,05-1,10 т/м3 и, напротив, самоуплотнялась до 1,45-1,48 т/м, что свидетельствует о значительных объёмных изменениях (набухании и усадке), происходящих в светло-каштановых тяжелосуглинистых почвах под влиянием погодных факторов. Особое значение имеют ранневесенние (мартовско-апрельские) осадки. С их увеличением уплотнение почвы также возрастает, особенно при её мелкой зяблевой обработке.

Независимо от глубины и способа обработки, сильнее всего почва уплотняется в нижней части пахотного слоя и слабее – в поверхностном 0-0,1 м. При этом после мелкой обработки пахотный слой 0-0,3 м имеет более высокую (в среднем на 0,03 т/м3) плотность сложения. Безотвальная (плоскорезная) зябь, особенно мелкая, обычно характеризуется несколько повышенной, по сравнению с отвальной, плотностью сложения пахотного слоя. При этом из-за плохого качества крошения наиболее высокая плотность наблюдалась после чизельной обработки.

Плотность почвы связана обратной пропорциональной зависимостью с величиной её общей пористости, которая во многом определяет водно-воздушные и тепловые свойства почвы. В свою очередь, она связана прямой функциональной зависимостью с аэрацией почвы.

Как свидетельствуют обобщенные многолетние данные, в отдельных случаях значения изучавшихся показателей выходили за пределы регионального агрономического оптимума (плотность 1-1,3 т/м3, общая порозность 55-60 %, отношение капиллярной порозности к некапиллярной 2-3), и поэтому в посевах яровых зерновых культур с наиболее выраженной динамикой плотности почвы (х, т/м3) она была связана с урожайностью (у, ц/га) обратной линейной зависимостью (г=-0,43, Р=0,999):

у=62,46-40,14х.

В среднем за годы исследований максимальная разница между вариантами опыта по глубине обработки достигала 0,06 т/га, приёмами обработки – 0,11 т/м3 и выходила за пределы 0,03-0,04 т/м3, когда, по данным Почвенного института им. , она могла оказать заметное влияние на условия жизни и продуктивность сельскохозяйственных культур [2]. Тем не менее, влияние способа и глубины основной обработки почвы заметно уступало погодным факторам. Даже в посевах яровых зерновых культур, где оно проявлялось наиболее заметно и статистически достоверно, в среднем за две ротации семипольного зернопаропропашного севооборота плотность сложения пахотного слоя при разной глубине обработки колебалась от 1,22 до 1,28 т/м3 (индекс детерминации всего 5,8 %), в то время как по годам – от 1,06 до 1,33 т/м3 (индекс детерминации 72,2 %). По способам обработки в среднем за десять лет доля их участия в колебаниях урожаев составила 4,0 %, в то время как индекс детерминации по годам – 37,9 %.

Важным, но сравнительно редко используемым агрофизическим
показателем является твёрдость почвы, у которой на светло-каштановой почве прослеживается тесная связь с её влажностью – обратная и плотностью – прямая (г=0,67), при этом с последней она выражается уравнением линейной регрессии:

у(кг/см2) = 129,87х(т/м3) - 133,16.

В целом же между ними наблюдается тесная корреляционная зависимость (R=0,69: P=0,99), выражающаяся уравнением множественной регрессии

у(кг/см2)=1,187+0,0079х1(т/м3)-0,0079х2(%).

По данным отечественных и зарубежных авторов, оптимальная для сельскохозяйственных культур твёрдость почвы колеблется от 0,8 до 1,8 МПа [1]. В частности, для зерновых при влажности почвы 18-25 % она не должна превышать 0,5-0,8МПа в начальные фазы их развития и 2,0-2,5 МПа в середине вегетации [3].

Как показали наши наблюдения, светло-каштановые почвы даже рано весной, когда влажность пахотного слоя близка к наименьшей влагоёмкости, характеризуются высокой твёрдостью, особенно при постоянной мелкой их обработке. В среднем за пять лет в слое 0-0,25 м она составила: после вспашки на глубину 0,30-0,32 м – 1,65 МПа, 0,25-0,27 м – 1,72 и лущения на 0,12-0,14 м – 2,29 МПа. Таким образом, даже в условиях оптимального увлажнения ранневесеннего периода твёрдость почвы выходила за пределы оптимальной, в то время как её аэрация не опускалась ниже критического уровня. Отрицательную зависимость урожайности от плотности почвы можно объяснить прежде всего прямой коррелятивной связью последней с твёрдостью почвы.

В условиях адаптивно-ландшафтного земледелия особое значение приобретает структурно-агрегатное состояние почвы как стабилизатор почвенной составляющей агроэкосистемы, повышающий её буферность и устойчивость к дестабилизирующим природным и андропогенным факторам и создающий благоприятные условия для перехода к малозатратным адаптивным агротехнологиям, в частности, «No-Till» и «Mini-Till» как составной части экологически сбалансированного сберегающего земледелия. В настоящее время вопрос о способах и глубине обработки почвы как приёмах регулирования физического состояния верхнего слоя почвы обсуждается с позиции перехода к т. н. мульчирующему (сберегающему) земледелию и связывается с его оструктуриванием и образованием мульчирующего слоя из растительных остатков разной степени разложения.

По нашим данным, общее содержание макроагрегатов в слое почвы 0-0,3 м под влиянием приёмов её основной обработки существенно не изменилось. Даже после длительной (6-11 лет) мелкой и безотвальной обработок выход фракций мелкозема, пыли и агрономически ценных агрегатов, а также значение таких обобщающих показателей, как коэффициент структурности и критерий водопрочности, были близкими контролю-вспашке на глубину 0,25-0,27 м.

Более заметные и устойчивые изменения произошли в отдельных прослойках пахотного слоя. Длительная (7-11 лет подряд) мелкая обработка почвы в зернопаропропашном севообороте привела к уменьшению количества водопрочных агрегатов в верхнем (0-0,1 м) слое почвы, где критерий водопрочности составил всего 21,2 % против 45,2 % при постоянной вспашке на 0,25-0,27 м. Напротив, в слое 0,2-0,3 м содержание воздушно-сухих и водопрочных агрегатов по этим вариантам было почти одинаковым. В зернопаровом севообороте при безотвальной плоскорезной обработке, на стерневом фоне без внесения соломы их содержание в слое 0-0,1 м по сравнению с отвальной в среднем за четыре года уменьшилось соответственно на 7,5 и 4,5 %, но увеличилось в слое 0,2-0,3 м на 10,6 и 5,0 %.

На всех вариантах опытов содержание воздушно-сухих агрономически ценных агрегатов значительно изменялось по годам, что свидетельствует о неустойчивости характерной для светло-каштановых почв условно-прочной структуры. При мокром просеивании большая часть макроагрегатов расплывалась и уходила во фракцию размером менее 0,25 мм, и поэтому структурное состояние зональных почв в определяющей степени зависит от весьма изменчивого в местных условиях фактора – влажности почвы.

В короткоротационном зернопаровом севообороте учхоза «Горная Поляна» водопрочность структуры почвы была значительно ниже, чем в длинноротационном зернопаропропашном, где вносился навоз из расчёта 3 т на 1 га севооборотной площади в год, а чистый пар в структуре пашни занимал не 25,0, а 16,6 %. Но в дальнейших исследованиях в ОПХ «Новожизненское» НВ НИСХ, где мульчирующие безотвальные обработки проводились на фоне с дополнительным внесением органики в виде соломы зерновых культур и сидеральной массы эспарцета, они по показателям воздушно-сухой и водопрочной структуры не уступали вспашке или даже несколько превосходили её, что открывает реальный и доступный путь повышения эффективности сберегающих агротехнологий [4].

Современные экологически сбалансированные адаптивно-ландшафтные системы земледелия, помимо традиционных законов научного земледелия, основываются на ряде экологических, в частности, законе технологического разнообразия, позволяющих исключить или ослабить негативные последствия андропогенных факторов, вызывающих снижение почвенного плодородия. Применительно к обработке почвы он требует чередовать во времени её глубину, способы и орудия, что позволяет, в частности, создавать в нижних прослойках пахотного слоя т. н. «подпахотную залежь», где почва в течение нескольких лет «отдыхает» и улучшает своё агрофизическое и фитосанитарное состояние, а также помогает избежать образования плужной подошвы – уплотнённого слоя на границе между обработанной и необработанной почвой.

Как показали наблюдения за твердостью почвы, методика которых позволяет получать непрерывную по глубине характеристику почвенного профиля, даже длительная, в течение 13 лет, обработка почвы на одну и ту же глубину не привела к образованию плужной подошвы. Это можно объяснить тем, что она, как правило, производилась тогда, когда почва иссушена и не воспринимает пластические деформации, а орудия обработки имеют неустойчивый по глубине ход и пограничный слой получается не заглаженным, а «рваным» в выбоинах. Кроме того, при незначительных в местных условиях осадках не наблюдается кольматажа илистой фракции, вымываемой из верхних слоев, о чем свидетельствуют результаты механического и микроагрегатного анализа почвы.

Не произошло также существенных изменений в агрегатно-структурном состоянии трёхлетней «подпахотной залежи» в слое 0,2-0,3 м, образованной  сочетанием вспашки на 0,25-0,27 и 0,20-0,22 м. Так, в среднем за пять лет содержание агрономически ценных воздушно-сухих агрегатов при постоянной вспашке на 0,25-0,27 и 0,20-0,22 м и разноглубинной обработке колебалось от 72,0 до 75,1 %, водопрочных – от 28,0 до 30,4 %.

Быстрое затухание последействия глубокого рыхления на строение и сложение почвы, инертность и неустойчивый характер процессов её оструктуривания можно объяснить морфолого-генетическими свойствами зональных почв и преобладающим влиянием абиотических факторов (погодных условий, режима осадков, гранулометрического и механического состава и пр.), на которые механическая обработка не оказывает существенного влияния. Поэтому, если применяемые системы обработки почвы обеспечивают надлежащую разделку посевного слоя и подготовку ложа для семян, разница в урожайности сельскохозяйственных культур между ними сравнительно невелика и, по данным исследований, находится в пределах 0,15-0,30 т/га (табл. 1).

Таблица 1 – Урожайность сельскохозяйственных культур в