Водный режим сельскохозяйственных культур в зависимости от вида основной обработки почвы

Автор: Н. И. Матвеева, кандидат педагогических наук, зав. лабораторией инноваций и социального развития ФГБНУ «Прикаспийский аграрный федеральный научный центр РАН»

Целью работы было поставлено прослеживание водного способа посевов зерновых культур при использовании модернизированных методов и приемов основной обработки почвы в условиях богарного земледелия на светло-каштановых почвах Нижней Волги. В ходе исследования был получен результат, что самый большой запас продуктивной влаги скапливался на вариантах глубокого рыхления при использовании орудия минимальной полосной обработки с рабочими органами РОПА – 144,1 мм влаги ко времени сева яровых зерновых культур. Это объясняется лучшим состоянием агрофизических свойств почвы – скважностью, водопроницаемостью. Небольшой ресурс влаги фиксировался на варианте с отвальной вспашкой плугом ПН-4-35 на глубину 0,20-0,22 м (117,5 мм). Есть основание предполагать, что на данном варианте высокая плотность почвы и уменьшенная порозность.

Со времен возникновения земледелия идут споры о преимуществах отвальной и безотвальной обработок почвы, глубокой и поверхностной. И до сегодняшнего дня эти вопросы не решены и стоят на первом месте. Проблема разработки оптимальных и рациональных средств обработки почвы, особенно для степной аридной территории Нижней Волги, является популярной и в нынешнее время. В связи с этим, совершенствование совокупных агрономических методов и способов, которые увеличивают урожайность яровых зерновых культур, является актуальным и представляет огромную заинтересованность в научном мире и в практике.

Научная новизна заключается в комплексности решаемых задач по следующим параметрам: метеорологические (термический режим, динамика осадков и режим влажности почвы), почвенные (динамика пищевого режима в подзоне светло-каштановых почв), растениеводческие (динамика роста и развития растений, влияние динамичности почвенно-климатических условий на формирование урожая).

Главным обстоятельством для получения высоких урожаев ярового ячменя на территории Нижнего Поволжья является увеличение и сохранение запасов влаги в почве. Основной объем водного баланса приходится на осенние и зимние атмосферные осадки. Затратную часть составляют потери на физическое испарение, потребление воды растениями, слив воды в другие слои почвы. Атмосферные осадки периода вегетации в засушливых условиях не обеспечивают полного промачивания и в большей своей части тратятся на испарение самой почвой. Поэтому, только за счет осенних и зимних осадков можно создать глубокое промачивание почвы и существенно повысить продуктивное использование почвенной влаги. Установлено, что количество поглощения и сохранения выпадающих осадков в корнеобитаемом слое почвы зависит от плотности и сложения пахотного слоя почвы, что, в свою очередь, определяется способом основной обработки.

Нашими исследованиями было установлено, что к весне наибольший общий запас влаги накапливался на вариантах глубокого рыхления с применением орудия минимальной полосной обработки с рабочими органами РОПА – 46,9 мм влаги, что, в свою очередь, объясняется лучшим состоянием агрофизических свойств почвы (табл.1).

Наименьший запас продуктивной влаги наблюдался на варианте с отвальной вспашкой плугом ПН-4-35 на глубину 0,20-0,22 м (20,0 мм), что, вероятнее всего, объясняется увеличением плотности почвы. На варианте с рыхлением стойкой СибИМЭ на глубину 0,30-0,35 м накопилось 31,5 мм продуктивной почвенной влаги.

Исследования показали, что более интенсивно влага расходовалась растениями в период от фазы кущения до фазы колошения, когда происходит наибольший прирост вегетативной массы растений. В наибольшей степени метровый слой почвы иссушался при более мелкой вспашке, когда почва обрабатывалась плугом ПН-4-35 на глубину 0,20-0,22 м.

Весенние атмосферные осадки (99,2 мм) дали возможность растениям ячменя сформировать хорошую надземную массу и крупный колос. Однако эффективно использовать эти запасы влаги растениям помешали острозасушливые условия начала летнего периода. Практически полное отсутствие осадков и высокая температура воздуха в дневные часы способствовали резкому росту непроизводительных расходов почвенной влаги, что отрицательно повлияло на процесс налива зерна. В результате, к концу вегетации зерновых культур в фазу полной спелости практически вся продуктивная влага в корнеобитаемом слое была полностью израсходована.

Микробиологическая активность почвы в посевах яровых зерновых культур в зависимости от вида основной обработки почвы

Назначение микробиологического мониторинга состояло в определении влияния различных способов обработки почвы на биологическую активность, а также установление взаимосвязи между биологической активностью и величиной урожая полевых культур в опыте.

Для характеристики биологической активности почвы использовался метод льняных полотен – «аппликаций». При исследовании биологической активности почвы от способов основной обработки нами было отмечено, что безотвальная и отвальная обработки отличаются по своему влиянию на микробиологические процессы, которые происходят в почве. Наибольшая биологическая активность почвы отмечалась на варианте отвальной вспашки ПН-4-35 в слое 0-0,1 м. При наблюдении за целлюлозоразлагающими бактериями, характеризующими скорость минерализации органического вещества почвы, нами установлено примерно одно и то же качество разложившейся льняной ткани в поверхностном горизонте. Чётко прослеживалось снижение активности почвенных микроорганизмов в нижней части корнеобитаемого слоя (0,1-0,3 м) и замедление деятельности микроорганизмов во всех горизонтах. Так в опытах убыль льняной ткани на глубине 0,1-0,2 м по варианту вспашки плугом ПН-4-35 на глубину 0,20-0,22 м равнялась – 62,8 %. Уменьшение скорости распада ткани в слое почвы 0,2-0,3 м было ещё более существенным. Таким образом, мелкие обработки почвы в результате постоянного многолетнего применения ухудшают условия для активной работы целлюлозоразлагающих микроорганизмов в нижних горизонтах корнеобитаемого слоя почвы.

В то же время глубокое рыхление способствует их активизации. Более высокие значения биологической активности наблюдались в исследованиях на вариантах рыхления стойкой СибИМЭ и обработки рабочим органом РОПА с рыхлением до 0,40-0,45 м – 328 и 337 мкг на 1 г полотна, соответственно. То есть, на глубоком фоне обработки почвы увеличивался ценный корнеобитаемый слой и обеспечивались более благоприятные водно-физические условия для развития микроорганизмов, что имеет огромное практическое значение в засушливых условиях полупустыни Прикаспия (табл. 2).

В результате изучения биологической активности по слоям почвы было установлено, что независимо от приёма обработки наиболее высокая биологическая активность почвы была в период выхода в трубку ячменя, а самая низкая – в период кущения. Наибольшая биологическая активность по всем способам обработки наблюдалась в слое почвы 0-0,1 м.