Влияние систем обработки, удобрений и гербицидов на агрохимические свойства почвы

В 3-факторном опыте, заложенном на среднесуглинистой дерново-подзолистой почве  в 1972 г., сравнивалось действие основной обработки почвы по классической и альтернативным технологиям. Варианты обработки (нулевая, классическая, дисковая, плоскорезная, чизельная, поверхностная, и комбинированная) изучались в двух севооборотах во времени с 50 и 75% зерновых. По сравнению с отвальной вспашкой безотвальные и поверхностные системы обработки снижали плотность верхней части пахотного горизонта и значительно повышали водопрочность почвенных агрегатов, а также способствовали повышению мощности гумусового горизонта за 20 лет на 5-10 см по сравнению с контролем. Уменьшение глубины и снижение периодичности отвальной обработки почвы в севообороте, сокращение или совмещение многоэтапных приемов основной и предпосевной обработок или их периодическая замена прямым посевом культур представляют важные факторы, тормозящие деградацию почвы в интенсивном земледелии. Минимизация обработки почвы повышает ее несущую способность, способствует накоплению гумуса и питательных элементов, биологически активизирует почву и не усугубляет ее фитосанитарного состояния, но требует корректировки систем удобрений и пестицидов. (Кирюшин Б.Д. и др.,2001).

Система обработки почвы – основа технологий выращивания сельскохозяйственных культур и основной способ регулирования земных факторов жизни растений.

Традиционно применяемая в настоящее время отвальная система обработки требует значительных энергетических и финансовых затрат, ведет к потере гумуса и деградации почв, усилению эрозионных процессов.

В современных зональных системах земледелия механическая обработка почвы ориентирована на уменьшение числа и глубины обработок, ресурсосбережение и почвозащиту.

В последнее время стал ярко проявляться акцент на минимализацию и ресурсосбережение в земледелии Нечерноземной зоны. Однако применение систем безотвальной обработки в этой зоне сдерживали высокая степень засоренности полей и низкий уровень естественного плодородия. В этой связи  для дерново-подзолистых почв была разработана система обработки почвы, условно названная поверхностно-отвальная, включающая отвальную обработку на глубину 20-22 см один раз в 4 года и поверхностную дисковую одно-, двукратную обработку на глубину 8-10 см в остальные 3 года. (Смирнов Б.А., 1988; Смирнов Б.А., 2002).

Эксперименты проводили в 2000-2003 гг. в полевом стационарном трехфакторном опыте, заложенном на опытном поле ЯГСХА методом расщепленных делянок с рендомизированным размещением вариантов в повторениях. Опыт был заложен в 1995 г. в севообороте во времени до закладки опыта эти земли использовались под сенокос в течение 12 лет, поэтому они отличались высоким содержанием гумуса. Схема полевого трехфакторного стационарного опыта включает 3 фактора: система основной обработки почвы (отвальная, поверхностно-отвальная в адаптированном варианте, поверхностно-отвальная в базовом варианте, поверхностная обработка), система удобрений (без удобрений - «У1»,. N30  - «У2», Солома 3 т/га - «У3»,  Солома 3 т/га + N30 -  «У4», Солома 3 т/га + N70P40K70 - «У5», N70P40K70 - «У6») система защиты растений от сорняков (биотехнологическая, интегрированная).

  Четыре года  механической обработки (1996-1999) привели  к резкому снижению содержания  гумуса. Проведение ежегодной поверхностной  обработки способствовало перераспределение  гумуса в пределах пахотного  горизонта, заметно увеличивая его в верхнем слое и снижая – в нижнем. Применение одних азотных удобрений в среднем вело к уменьшению содержания гумуса в пахотном горизонте за счет существенного его снижения в верхнем слое по сравнению с вариантом без удобрений. Внесение соломы как отдельно, так и совместно с азотом, сопровождалось увеличением его запасов относительно контрольного фона. Наилучшие характеристики по этому показателю при достоверных различиях были свойственны системам с полным минеральным удобрением, особенно по фону совместного внесения с соломой. Реакция среды с момента закладки опыта несколько изменилась в кислую сторону, что объясняется снижением буферности почвы, за счет потери органического вещества при механических обработках. Кислотность почвы за время проведения исследований в зависимости от изучаемых систем обработки изменялась незначительно. Применение полных минеральных удобрений в среднем за три года исследований способствовало формированию более нейтральной реакции среды (5,94-5,98), в то время как одни азотные удобрения вели к подкислению почвы, относительно фона без удобрений. (Смирнов Б.А., Щукин С.В., 2005).

Исследования проведенные в 2004 г. в многолетнем стационарном опыте, заложенном на опытном поле ЯГСХА в 1995г. показали, что. изучаемые факторы не оказали значительного влияния на рН солевой вытяжки. На содержание подвижного фосфора оказали влияние оба изучаемых фактора. Так внесение удобрений привело к значительному увеличению содержания фосфора на всех фонах обработки, в свою очередь обработка почвы повлияла на перераспределение подвижного фосфора по слоям пахотного горизонта. Внесение удобрений на всех фонах обработки почвы привело к увеличению содержания обменного калия. (Герасимов А.В., Шмелева С.Г.,2005).

Десятилетнее применение изучаемых факторов, в среднем за три последних года (2003-2005) исследований, существенного влияния на реакцию почвенной среды не оказало. Применение удобрений, таких как NРК совместно с соломой, способствовало повышению гидролитической кислотности в верхнем слое пахотного горизонта на фоне обработок почвы без оборота пласта, а также на фоне поверхностной обработки с периодической вспашкой один раз в четыре года. Применение периодической вспашки (1 раз в 4 года) на фоне О3 способствовало выравниванию гидролитической кислотности по слоям пахотного горизонта в вариантах с удобрениями. (Шмелева С.Г., 2006 ).

Сумма обменных оснований на фоне отвальной обработки при применении NРК на прибавку была достоверно выше по сравнению с вариантом без удобрений за все годы исследований (2003-2004). Система обработки почвы, в отличии от систем удобрений, существенного влияния на сумму обменных оснований не оказали.

Таким образом, поверхностно-отвальная система обработки при внесении соломы совместно с NРК на прибавку на дерново-среднеподзолистой глееватой среднесуглинистой почве не ухудшила ее физико-химических свойств и позволила получать прибавку урожая не ниже, чем на отвальной обработке с аналогичной системой удобрений, даже без применения гербицидов. (Смирнов Б.А., Шмелёва С.Г., 2007).

Известно, что кислотность почвы оказывает отрицательное воздействие на рост и развитие большинства с.-х. культур, а также жизнедеятельность микроорганизмов. Главным элементом, определяющим способность почв противостоять подкислению, является кальций. Увеличение потерь кальция из почвы и, следовательно, ее подкисление при внесении удобрений, особенно физиологически кислых, в дерново-подзолистой зоне в настоящее время является достаточно хорошо доказанным фактом. (Мязин Н.Г.,1997).

Определение баланса гумуса проведено в полевом плодосменном севообороте стационарного опыта, который заложен на опытном поле Львовского государственного аграрного университета в 1988г.. При изучении систем обработки почвы в севообороте за контроль была принята систематическая традиционная вспашка под все культуры: на 23-23см – под озимую пшеницу, на 16-18 см – горчицу белую, на 30-32 см – сахарную свеклу, на 24-26см – кукурузу на силос, на 20-22 см – ячмень с подсевом клевера. На втором варианте проводили чизелевание на такую же глубину, как на контроле, а на третьем – применяла один раз  в ротацию севооборота ярусную вспашку на 30-32 см под сахарную свеклу, а под остальные культуры: на 12-14 см – озимая пшеница и кукуруза, 10-12 см –горчица, 14-16 см – ячмень с подсевом клевера. Использовали две системы удобрений: органо-минеральную и органическую. Комбинированная система обработки, основанная на глубокой заделке навоза и зеленой массы горчицы белой двухъярусным плугом с последующим проведением мелких обработок под зерновые культуры и кукурузу на силос, способствовала улучшению воздушного и питательного режимов темно-серой лесной почвы и, в конечном итоге, повышению урожая отдельных культур зерносвекловичного севооборота. Увеличивалось поступление пожнивно-корневых остатков в почву в варианте органической системы удобрения и активизировались процессы трансформации свежих органических веществ и навоза в гумус. (Бомба М.Я. и др., 2002).

Уменьшение содержания в почве подвижного фосфора и увеличение обменного калия в течение всего периода исследований главным образом было связано с несбалансированностью исходных показателей. Вынос элементов культурными растениями, а также используемые удобрения несколько нивелировали эту разницу. Применение удобрений способствовало накоплению подвижного фосфора в почве пахотного слоя. Достоверное же увеличение этого элемента было при внесении одного азота, полного минерального удобрения и, особенно, при совместном использовании соломы и NРК. Проведение систем ресурсосберегающей обработки способствовало проявлению несущественной тенденции накопления обменного калия в верхнем слое пахотного горизонта. На дерново-подзолистой среднесуглинистой временного избыточного увлажнения в сильной степени засоренности многолетними сорняками почве Центрального района Нечерноземной зоны России в качестве основной предлагается система поверхностно-отвальной обработки. Для повышения плодородия почвы и получения более высокого хозяйственного и экономического эффекта рекомендуется в качестве органического удобрения использовать солому совместно с минеральными удобрениями. В связи с временным избыточным увлажнением почв предлагается выращивать в чередовании однолетние травы и озимую рожь, а для борьбы с сорными растениями особое внимание должно быть уделено механическому методу.  (Смирнов Б.А., Щукин С.В.,2005).

Как известно, систематическое применение удобрений на различных  типах почв приводит к обогащению корнеобитаемого слоя подвижными соединениями питательных веществ. При этом, возрастает плодородие не только пахотного, но и нижележащих почвенных горизонтов, приобретающих более высокую биогенность и способность обеспечивать растения элементами минерального питания в течение длительного времени. Проводили исследования последействия азотного и фосфорного удобрений в стационарных опытах, проведенных на серых лесных почвах ополий Европейской территории России в период с 1972 по 2002гг.  На этом типе почв азот и фосфор являются элементами первого-второго минимумов и их взаимодействие в решающей степени определяет уровень корневого питания и продуктивность культур полевого севооборота. Исследования показали, что последействие азотного удобрения соизмеримо с прямым его действием и определяется уровнем накопления нитратного азота и направленностью его передвижения по почвенному профилю (Никитишен В.И.,2004).

Анализ результатов исследований, проведенных на опытном поле ЯГСХА заложенном в 1995 г., выявил отсутствие заметной дифференциации пахотного горизонта по слоям при минимальной ее обработке по сравнению с отвальной. Применение ресурсосберегающей системы обработки в среднем по всем системам удобрений и гербицидов привело к некоторому повышению содержания в почве пахотного слоя подвижных форм фосфора и калия по сравнению с соответствующими указателями при варианте отвальной обработки. В среднем по всем системам основной обработки почвы и гербицидов применение минеральных удобрений в расчетных дозах способствовало увеличению запасов подвижных форм фосфора и калия в пахотном горизонте почвы по сравнению с соответствующими показателями на фоне без удобрений. Применение ресурсосберегающих систем обработки почвы в среднем по всем фонам удобрений и гербицидов способствовало проявлению тенденции к росту продуктивности ячменя. (Кощеев М.А., Шмелева С.Г., Смирнов Б.А.  2001).

Исследования, поведенные в многофакторных стационарных полевых опытах МСХА им. К.А. Тимирязева показали, что систематическое применение фосфорных и калийных удобрений в дозах, превышающих вынос фосфора и калия урожаями возделываемых культур, приводит к накоплению данных элементов питания по сравнению с не удобренной дерново-подзолистой среднесуглинистой почвой. Создание оптимальных уровней содержания подвижного фосфора и обменного калия при дополнительном внесении азотных и органических удобрений на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве позволило повысить урожайность зерновых культур за 17 лет исследований в 2,0-2,9 раза. Система минимальной ресурсосберегающей обработки, обеспечивая концентрацию питательных веществ за счет минеральных и органических удобрений, растительных и корневых остатков  в поверхностном слое почвы способствовала более высокому накоплению гумуса, подвижного фосфора и обменного калия в пахотном слое, что приводило к получению более высоких урожаев зерна озимой пшеницы по сравнению с традиционной обработкой. (Матюк Н.С. и др., 2005).

Наличие подвижного фосфора в почве – один из основных показателей ее плодородия. В условиях интенсивного земледелия поступление фосфора с удобрениями должно не только возмещать вынос, но и создавать запас подвижных фосфатов в почве. (Сдобникова О.В. 1985).

Фосфор является одним из важных элементов питания растений. Он участвует в важнейших физиологобиохимических процессах, протекающих в растительном организме. В связи с этим своевременное удовлетворение потребности растений в фосфоре является одним из главных условий формирования высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Если учесть, что азотное питание растений может  быть существенно улучшено за счет биологического азота, а калия в почве в среднем содержится в 20-30 раз больше, чем фосфора, то становится очевидным, что недостаток фосфора в земледелии является главным ограничивающим фактором дальнейшего развития сельскохозяйственного производства. (Адрианов С.Н., Сушеница Б.А., 2004).

Гумус представляет собой относительно динамическую составную часть почвы, подвергающуюся количественным и качественным изменениям под влиянием целого ряда факторов, среди которых ведущим является хозяйственная деятельность человека. Поэтому предотвращение потерь гумуса, обеспечение бездефицитного и положительного его баланса является одной из основных задач современного земледелия.

Влияние органо-минеральных удобрений, а также фосфоритной муки в сочетании с азотными и калийными туками в полевом и кормовом севооборотах на урожай и плодородие почвы изучали в стационарном опыте Брянской ГСХА. Исследования показали, что воздействие системы удобрений на содержание гумуса было существенным. В комплексе мероприятий по управлению плодородием, по регулированию баланса гумуса в пахотных почвах и роста урожайности сельскохозяйственных культур огромное значение имеет совершенствование структуры  посевных площадей, введение и освоение научно обоснованных севооборотов, внесение органических и минеральных удобрений. (Воропаев В.Н., 2005).

Узловым вопросом расширенного воспроизводства почвенного плодородия является достижение и сохранение положительного баланса гумуса в почве как одного из интегральных показателей потенциального плодородия.

Интенсивное земледельческое использование пахотных почв страны сопровождалось рядом негативных явлений и, в частности, нарушением гумусного баланса в почвах вследствие сокращения поступления растительных остатков, органических и минеральных удобрений, усиление минерализации органического вещества при возделывании пропашных и зерновых культур, развития процессов водной и ветровой эрозии.