Влияние агрофизических и агрохимических свойств почвы на продуктивность кукурузы и подсолнечника в Адыгее

Оптимизация агротехнологий предполагает оперативное изменение отдельных технологических приемов, их звеньев и всей технологической цепи. Возможность этих изменений в решающей степени определяется способом основной обработки почвы и целью достижения необходимого состояния агроценозов.

Для наиболее полной реализации потенциальной продуктивности пропашных культур необходимы высокоурожайные, экономически целесообразные гибриды и сорта, прогрессивная технология, направленная на получение заданного уровня урожайности. В этой связи, изучение отдельных приемов технологии возделывания пропашных культур, с учетом агрофизических и агрохимических свойств обрабатываемой почвы, корректировку доз применяемых минеральных удобрений и различных способов основной обработки почвы, имеет научно-практическое значение.

В схему данного опыта включены следующие варианты системы обработок: 1) вспашка на глубину 25-27 см бессменно (контроль); 2) чизельная обработка почвы на глубину 38-40 см; 3) поверхностная обработка почвы на глубину 10-12 см бессменно; 4) комбинированная система обработки почвы. Последняя не была увязана с порядком чередования культур, а была основана лишь на выборе способа основной обработки почвы ко времени ее проведения с учетом количества и распределения влаги в сорокасантиметровом слое почвы.

Системы обработки почвы накладывались на двух фонах удобренности – умеренном и высоком. Умеренные нормы минеральных удобрений составили: под кукурузу на силос – N₇₅P₄₅K₄₅ (в качестве основного – N₄₅P₄₅K₄₅, подкормки – N₃₀), под подсолнечник – N₃₀P₃₀K₃₀, в качестве основного. Высокие нормы были следующими: под кукурузу – N₁₆₅P₁₀₅K₅₅ (в качестве основного – N₉₀P₆₀, припосевного – N₁₅P₁₅K₁₅, подкормки – N₆₀P₄₀), под подсолнечник – N₇₅P₇₅K₁₅ (в качестве основного – N₆₀P₆₀, припосевного – N₁₅P₁₅K₁₅).

Повторность опыта трехкратная. Варианты расположены рендомизированно. Общая (посевная) площадь опытных делянок была в пределах 2250 м² (15 ´ 150) – 2500 м² (10 ´ 250).

Исследуемые почвы характеризуются легкоглинистым иловато-пылеватым гранулометрическим составом. Плотность сложения в горизонте А не превышает 1,35 г/см³, а в нижележащих 1,45-1,50 г/см³. Общая пористость, находится в обратной зависимости с плотностью почвы, наиболее высоких показателей достигает в пахотном слое (52,0%).

По мере увеличения плотности с глубиной почвенного профиля величина ее уменьшается, что указывает на наиболее уплотненное сложение в этой части профиля. Еще одним важным агрофизическим свойством выщелоченного чернозема является его структура (табл. 1).

Таблица 1

Структурно-агрегатный состав почвы (СХА колхоз «Радуга»)

Структурные агрегаты размером >3 мм при мокром просеивании отсутствуют совсем. Зато количество пылеватой фракции размером <0,25 мм возросло до 64,4-78,5%. Относительно возросли и фракции размером 1,0-0,25 мм (табл. 2).

Таблица 2

Агрофизические свойства почвы (СХА колхоз «Радуга»)

Исчезновение комковатых, а также зернистых фракций и резкое увеличение пылеватых фракций при мокром просеивании свидетельствуют о том, что структура у выщелоченных черноземов непрочная. При сильном увлажнении она расплывается. Вместе с тем при высыхании структура восстанавливается. Последнее свойство очень ценно. Только этим свойством можно объяснить тот факт, что выщелоченные черноземы на протяжении столетий используются в сельском хозяйстве и, тем не менее, обладают неплохой структурой. У выщелоченного чернозема количество агрономически ценных агрегатов в слое до 60 см высокое и составляет от 40 до 52%.

В опыте по сравнению взаимодействия обработок слитого чернозема с уровнями удобренности исследования проводились под подсолнечником, так как эта культура высевалась предпоследней в звене севооборота, что позволило учесть также влияние ранее внесенных удобрений под пшеницу и кукурузу.

По содержанию азота нитратов необходимо отметить две закономерности: 1) в зависимости от глубины взятия почвенного образца дифференцируется его количество; 2) резкое (в несколько раз) его повышение на фоне высоких норм удобрений. В среднем, как за годы исследований, так в динамике по годам, наибольшее количество нитратного азота отмечено в слое 15-25 см, меньше его в посевном слое, и промежуточным оно было в нижней части пахотного слоя. Данные различия могут быть связаны, прежде всего, с неодинаковыми условиями для нитрификации, такими как влажность почвы (меньше в слое 0-10 см и больше в нижних), наличие в почвенном воздухе кислорода, убывающего с глубиной.

При всех изучаемых способах основной обработки почвы относительное увеличение содержания N-NO₃^- в вариантах с высокой нормой удобрения оказалось примерно одинаковым: в слое 0-10 см – в 3,5-3,8, в слое 15-25 см – в 2,8-3,1 и в слое 30-40 см – в 2,4-2,7 раза. Однако, в отличие от относительного увеличения, абсолютное его количество оказалось весьма различным.

В варианте с глубокой безотвальной обработкой почвы в среднем за годы исследований на умеренном фоне удобренности количество нитратного азота было больше на 20% (при вспашке) и 33% (при поверхностной обработке), а на высоком фоне удобренности указанные различия были довольно существенно сглажены и сохранены лишь в виде тенденции. Между наибольшим (вспашка на глубину 25-27 см) и наименьшим (поверхностная обработка на глубину 10-12 см) значениями разница в содержании N-NO₃^- в слое 15-25 см при умеренной норме удобрений составила 18%, а при высокой норме она увеличилась до 21%. На первом месте по сравнению с последним оказался вариант чизельной обработки почвы, при котором различие составило 26%.

В исследовании, лучшие результаты в обеспеченности нитратным азотом достигались в варианте комбинированной системы обработок. Наибольшая прибавка здесь была относительно поверхностной обработки – 22,4%, 27,5% и 41,9% соответственно в слоях 0-10 см, 15-25 см и 30-40 см на фоне умеренной нормы минеральных удобрений, что в 4-6 раз больше прибавки относительно чизельной обработки. Относительно вспашки указанное увеличение в слое 0-10 см составило 25,7%, а в нижележащих слоях – соответственно 4,5 и 4,7% (табл. 3).

Таблица 3

Обеспеченность подсолнечника азотом нитратов (N-NO₃^-) перед образованием корзинок в зависимости от норм удобрений и способов обработки почвы, мг/кг, 2017-2019 г.

Примечание: под предшественник (кукуруза на силос) – * N₇₅P₄₅K₄₅; ** N₁₆₅P₁₀₅K₅₅

На фоне высокой нормы минеральных удобрений прибавка в содержании нитратного азота была иной: относительно вспашки уменьшилась в два раза в верхнем и нижнем слоях практически без изменения в средней части; относительно варианта чизельной обработки ее не наблюдалось, как и в слое 0-10 см при поверхностной обработке. В последнем случае для слоев 15-25 см и 30-40 см она составила соответственно 33,6 и 38,2%.

В содержании аммонийного азота также наблюдалась дифференциация по частям пахотного слоя и значительное увеличение на высоком фоне удобренности (табл. 4).

Таблица 4

Обеспеченность подсолнечника аммонийным азотом (N-NH₄⁺) перед образованием корзинок в зависимости от норм удобрений и способов обработки почвы, мг/кг

Примечание: под предшественник (кукуруза на силос) – * N₇₅P₄₅K₄₅; ** N₁₆₅P₁₀₅K₅₅

В среднем за годы проведения исследования улучшение обеспеченности подсолнечника аммонийным азотом от комбинированной системы обработок при умеренной норме удобрения составило: относительно вспашки в верхней и нижней частях – 13,3 и 15,4% соответственно, в средней – 7,8%; относительно безотвального глубокого рыхления оно было в 2,5-3 раза меньшим (в слое 15-25 см не наблюдалось); относительно поверхностной обработки от 11,3 до 15,9%.

Таблица 5

Обеспеченность подсолнечника фосфором подвижным (P₂O₅) перед образованием корзинок в зависимости от норм удобрений и способов обработки почвы, мг/кг (по Мачигину)

Примечание: под предшественник (кукуруза на силос) – * N₇₅P₄₅K₄₅;  ** N₁₆₅P₁₀₅K₅₅

Содержание подвижного фосфора в год исследования по существующей оценочной шкале было следующим: в слое 0-10 см – повышенным при умеренной норме удобренности; в слое 15-25 см – высоким при высокой норме удобренности; средним и повышенным на фоне умеренной нормы удобренности; повышенным и высоким при высоком уровне удобренности и низким – в слое 30-40 см на обоих фонах удобренности.

Причиной низкого содержания обменного калия в верхней части почвенной толщи, по-видимому, также является периодическое увлажнение и иссушение. Признанный знаток Кубанских черноземов Кильдюшкин В.М. [1] отмечает, что в зависимости от влажности почвы изменяется как глубина проникновения калия, так и его количество, и интенсивность перехода в менее подвижные формы. Большая часть вносимого в почву калия (до 60%) с периодическим увлажнением и высушиванием (в течение 3-4 месяцев) переходит в тpуднoрастворимыe формы. Высокая норма минеральных удобрений позволила увеличить содержание обменного калия всего лишь на 8-9%. Не выявлены различия и в связи со способами основной обработки почвы.

Неодинаковое содержание калия обменного по годам (как и подвижного фосфора) объясняется различным плодородием севооборотных полей, на которых закладывался данный опыт.

Заключение. Таким образом, результатами исследования установлено, что комбинированная система основной обработки выщелоченного чернозема положительно отразилась на его питательном режиме: содержание нитратного азота в слое 30-40 см по сравнению с бессменной поверхностной обработкой почвы было большим в 1,4 раза независимо от уровня удобренности; аммонийного азота – в 1,1 и 1,5 раза соответственно при высокой и умеренной нормах удобрений; содержание фосфора подвижного в слое 15-25 см на умеренном и высоком фонах удобренности было соответственно в 1,5 и 1,2 раза большим, чем при поверхностной обработке почвы. В слоях почвы 0-10 см и 30-40 см отмеченное преимущество проявилось в виде тенденции. Различий в содержании калия обменного в связи с обработкой почвы не обнаружено. Применение высокой нормы удобрений (N₁₃₅P₈₃K₄₉ на 1 га звена севооборота) в зависимости от способов основной обработки слитого чернозема обеспечило увеличение содержания нитратного и аммонийного азота соответственно в 2,4-3,5 и 1,7-2,4 раза; калия обменного на 8-9%; фосфора подвижного в слоях 0-10 см и 15-25 см в 1,4-1,5 и 1,8-2,3 раза, в слое 30-40 см до 9%.

 Научные исследования выполнены в рамках Госзадания 2017-2019 гг. по теме «Теория и принципы разработки современных агротехнологий по сохранению и воспроизводству почвенного плодородия, эффективного использования природно-ресурсного потенциала агроландшафтов при производстве органической сельскохозяйственной продукции». № гос. рег. АААА-А 17-117030110085-9 ГЗ 1-17.