Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Научные основы внедрения технологий сберегающего земледелия 6
1.1. Современное состояние внедрения ресурсосберегающих технологий 6
1.2. Ресурсосберегающие технологии и водно-физические свойства почв 15
Глава 2. Экологические условия почвообразования Красноярской лесостепи 25
Глава 3. Объекты и методы исследований 38
Глава 4. Физические свойства черноземов выщелоченных и обыкновенных Красноярской лесостепи 40
Глава 5. Пространственная изменчивость водно-физических свойств черноземов в условиях основной обработки 47
Глава 6. Сезонная динамика водно-физических свойств черноземов 55
6.1. Запасы продуктивной влаги 55
6.2. Плотность сложения 61
6.3. Структурный состав 70
6.4. Агрегатный состав 83
6.5. Дифференциальная пористость 92
Выводы 100
Литература 102
Приложения 119
- Ресурсосберегающие технологии и водно-физические свойства почв
- Экологические условия почвообразования Красноярской лесостепи
- Физические свойства черноземов выщелоченных и обыкновенных Красноярской лесостепи
- Плотность сложения
Введение к работе
Актуальность темы. Одним из основных лимитирующих факторов получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур является прогрессирующее ухудшение физических свойств почв, которые весьма динамичны и зависят от уровня культуры земледелия. В процессе длительного использования почв происходит их переуплотнение, теряется комковато-зернистая структура, уменьшается полевая влагоемкость, водопроницаемость, усиливается смыв мелкозема с пахотных угодий [Булыгин, Комарова, 1990; Рамазанов, Хазиев, 1004; Смирнов, 2009]. Основными причинами, вызывающими ухудшение физических свойств черноземных почв являются длительно практикуемая монополия отвальной вспашки и недостаточное внимание к прогрессивным технологиям возделывания полевых культур. Ухудшение агрономически важных свойств длительно обрабатываемой пашни потребовало пересмотра существующей технологии обработки в направлении её минимизации. По мнению А.Г. Бондарева [1988], все известные приемы минимизации обработки, обеспечивающие снижение воздействия на почву почвообрабатывающих орудий и ходовых систем сельскохозяйственной техники, должны проводиться с учетом физических свойств почвы.
Обработка почвы является наиболее быстрым и эффективным способом придания пахотному слою оптимальных параметров структуры и плотности сложения. В современной литературе нет единого мнения о влиянии различных систем обработки на агрофизические свойства почвы [Берзин, Бекетов, Репа, 1982; Лисунов, 1997; Исайкин, Волков, 2005; Макаров, 2008; Смирнов, 2009; Ивенин, 2010; Савоськина, Чебаненко, Манишкин, 2011; и др.]. В условиях Красноярского края ресурсосберегающие технологии возделывания зерновых культур нашли широкое применение в сельскохозяйственном производстве, однако, научное обеспечение их недостаточное.
Цель исследований – оценить динамику водно-физических свойств черноземов Красноярской лесостепи в условиях ресурсосберегающих технологий основной обработки почвы.
Задачи исследований:
1. Дать характеристику физических свойств черноземов выщелоченных и обыкновенных Красноярской лесостепи.
2. Изучить пространственное варьирование водно-физических показателей почвы при отвальной, минимальной и нулевой ее обработке.
3. Исследовать сезонную динамику изучаемых показателей в условиях ресурсосберегающих технологий основной обработки почвы.
4. Оценить водно-физические свойства пахотного слоя черноземов.
Научная новизна. Впервые для условий региона изучено влияние ресурсосберегающих технологий на физические параметры черноземов Красноярской лесостепи. Установлено, что физические свойства черноземов в условиях основной обработки характеризуются однородностью пространственного распределения. Отвальная вспашка и минимальная обработка определяют высокое варьирование дифференциальной пористости. Показано, что сезонный ритм водно-физических свойств черноземов с сохранением их оптимальных параметров определяется типом основной обработки почвы, погодными условиями вегетационных сезонов, использованием агроприемов, направленных на поддержание оптимального уровня питания и фитосанитарного состояния посевов.
Защищаемые положения:
1. Ресурсосберегающие приемы основной обработки черноземов Красноярской лесостепи определяют оптимальное состояние их водно-физических параметров с сохранением стабильного сезонного ритма.
2. Нулевая обработка почвы уменьшает объем межагрегатных пор и способствует стабилизации пространственной неоднородности дифференциальной пористости.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные результаты расширяют представления о физических свойствах черноземов Красноярской лесостепи и обосновывают возможность применения ресурсосберегающих технологий основной обработки. Материалы исследований необходимы при организации и проведении экологического мониторинга антропогенноизмененных экосистем. Предложенные теоретические и практические положения могут служить основой рационального использования почв региона и управления их плодородием.
Апробация работы. Материалы диссертации опубликованы в 10 работах, в том числе в 2 изданиях «Перечня …» ВАК РФ. Результаты исследований представлялись и обсуждались: на Международной научной школе-конференции «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий» [Абакан, 2010, 2012]; Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений МСХ РФ по Сибирскому федеральному округу [Новосибирск, 2011]; Всероссийской конференции с международным участием «Современные проблемы генезиса, географии и картографии почв» [Томск, 2011]; Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновации в науке и образовании: опыт, перспективы развития» [Красноярск, 2011; 2012]; Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения «Почвы в условиях природных и антропогенных стрессов» [С-Петербург, 2011]; Всероссийском конкурсе научно-исследовательских работ учащихся, аспирантов и научных сотрудников «Развитие АПК юга России» [Анапа, 2012].
Структура диссертации. Диссертация изложена на 151 странице, включая 17 таблиц, 21 рисунок и 31 приложение. Состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы, который представлен 174 источниками, в том числе 4 на иностранном языке.
Ресурсосберегающие технологии и водно-физические свойства почв
Благоприятные физические свойства и режимы почв – одно из непременных условий проявления почвенного плодородия, получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. В традиционной системе земледелия основная обработка почвы производится плугом, который полностью переворачивает и сильно рыхлит почву. Многочисленные проходы сельскохозяйственных машин по полю оказывают повышенную нагрузку на почву, что приводит к ее уплотнению, уменьшению инфильтрации влаги и увеличению смыва верхнего слоя [Бондарев, 1990].
Земледелие дает человеческому сообществу 88% пищевой энергии. А между тем его развитие ведет к катастрофическому нарушению почвенного покрова: практически исчезли сверхмощные сильно гумусированные черноземы в результате ветровой и водной эрозии. Этому способствует отвальная вспашка, усиливающая биологическое разложение гумуса. За период экстенсивного земледелия произошло значительное сокращение его запасов [Рябов, 1993]. Именно поэтому в настоящее время в области развития теории и практики обработки почвы одним из ведущих направлений является ее минимизация при применении почвозащитных мероприятий [Поспелова, 1993].
Современное интенсивное земледелие все больше приобретает почвозащитный характер, так как эрозия приносит большой ущерб сельскому хозяйству. В борьбе с ней один из основных элементов почвозащитного комплекса – минимизация обработки почвы. Известно, что почвозащитная обработка сокращает потери почвы от эрозии на 50-90 %, способствует накоплению влаги и более экономному ее использованию [Гармашов, 2007].
Изучение физических свойств почв, динамики их изменения при антропогенных воздействиях тесно связано с рациональным использованием почв и управлением их плодородием. В агропочвоведении в последнее время считается, что именно физические свойства почв являются лимитирующим фактором не только для развития сельскохозяйственных культур, но и для успешного применения агрохимических, мелиоративных и других почвоулучшающих мероприятий [Копысов, Тюлькин, Семёнов, 2009].
Однако в литературе нет единого мнения о влиянии различных систем обработки в севообороте на водно-физические свойства и водный режим почвы. Тем немение, во многих работах отмечается положительное влияние замены отвальной вспашки почвозащитной (плоскорезной, минимальной) обработкой. Так исследования А.М. Гаврилова, В.Н. Левкина, Н.И. Телитченко [2006] показали, что значительное улучшение агрофизических свойств светло-каштановой почвы возможно в годы с достаточной влагообеспеченностью при обработке ее безотвально и поверхностно. Более низкая плотность сложения верхнего слоя почвы при поверхностной обработке связана с тем, что в этот слой заделывается значительное количество измельченной соломы, которую получают при уборке предшественника. В результате снижается физическое испарение влаги и создается амортизирующий эффект, предохраняющий почву от деформации и переуплотнения.
Результаты многолетних экспериментов В.В. Орлова [2000] по изучению нулевой обработки почвы выявили, что исключение механического рыхления почвы в зяблевой системе после уборки зерновых культур при уничтожении сорняков гербицидами позволяет дополнительно накопить в почве к концу осени в среднем 26 мм влаги. Исследованиями К.И. Карпович и С.Н. Немцева [2004] установлено, что в среднем за годы исследований (1982-1991гг.) запасы влаги в метровом слое почвы составляли при отвальной вспашке 174,3 мм, что на 13,2 и 19,9 мм ниже, чем при минимальных видах обработки.
Исходя из мнений ряда исследователей [Асхадулин, Шакиров, 2006; Савоськина, Чебаненко, Манишкин, 2011; Романенко, Мазитов, 2011; Яковлев, Лынов, 2012 и др.], пожнивные остатки и мульча являются универсальным средством для сохранения влаги на протяжении всего вегетационного периода. Эта система работает в любом климатическом поясе, несмотря на то, что испарение увеличивается с севера на юг. Слой из пожнивных остатков эффективен как для влаго- и снегозадержания, так и для последующей защиты от испарения. Кроме того, укутывая почву покрывалом пожнивных остатков, мульча создает разность температур воздуха и верхнего слоя почвы, что провоцирует появление конденсата, который в виде росы выпадает на поверхности почвы. Пожнивные остатки защищают почву от перегрева в период засухи. До посева и после сбора культур слой из пожнивных остатков защищает посевные площади о произрастания сорняков. Наиболее дешевым и эффективным средством борьбы с эрозией и обогащения почвы органическими веществами является процесс управления растительными остатками. Растительные остатки – основа для восстановления плодородного слоя. С пожнивными остатками в почву возвращаются все использованные минералы плюс новая органическая масса. Органическое вещество нарастает за счет оставленных на поверхности почвы пожнивных остатков, которые в процессе переработки микроорганизмами и бактериями в дальнейшем способствуют увеличению плодородного слоя. Поскольку нет необходимости в дополнительных способах восстановления плодородия, управление пожнивными остатками позволяет отказаться от паров, малоэффективных и экономически не выгодных.
Экологические условия почвообразования Красноярской лесостепи
Характеристика природных условий и особенностей почвообразования Красноярской лесостепи достаточно полно представлена в ряде публикаций [Черепнин, 1956, 1961; Вередченко, 1961; Брицина, 1962; Брицина и др. 1962; Любимова, 1962; Бугаков, 1964, 1971; Кириллов, 1970; Бахтин, Орловский, 1971; Бугаков, Чупрова, Горбачева,1981; Бугаков, Чупрова, 1995; Чупрова, 1997; Топтыгин, 2002 и др.]. По данным В.В. Топтыгина с соавторами [2002], площадь Красноярской лесостепи составляет 777 тыс. га. С юга на север лесостепь простирается на 110 км, протяженность с запада на восток составляет не более 80 км. Здесь расположены северо-восточная часть Емельяновского района, основная территория Сухобузимского, южная часть Большемуртинского и северо-западная Березовского районов.
Красноярская лесостепь является одной из «островных» лесостепей южной земледельческой части Красноярского края. Она протянулась узкой полосой по левобережью Енисея и ограничена крупными горными сооружениями Енисейского кряжа – с востока, отрогами Восточного Саяна – с юга-востока и юга, Кемчугским поднятием – с юго-запада. На севере лесостепь открыта к таежным пространствам Западно-Сибирской низменности. Территория Красноярской лесостепи находится на юго-восточной окраине Западно-Сибирской равнины в пределах Чулымо-Енисейского денудационного плато [Кириллов, 1970]. По характеру рельефа Красноярская лесостепь представляет собой подгорную денудационную полого-увалистую равнину. Формирование рельефа на этой территории связано преимущественно с экзогенными процессами (плоскостная денудация, водно-эрозионные, термокарстовые, эоловые и другие явления). Для современного рельефа Красноярской лесостепи характерна асимметрия долин и междуречий. Поверхность ее расчленена на плоские увалы и плосковершинные холмы и имеет заметно выраженный микрорельеф. Почти повсеместно распространен западинно-бугристый мезо- и микрорельеф. Природа происхождения этого рельефа объясняется по-разному: как продукт эолового процесса, как термокарст и как результат суффозионных процессов. Однако, было доказано, что возникновение западинно-бугристого рельефа связано с существованием в прошлом в коренных породах повторно-жильных льдов, вытаивание которых и повлекло за собой просадки поверхности, чему в области распространения лессовидных пород сопутствовал и процесс суффозии. Процессы сноса и разрушения в современный период придали поверхности плавные западинно-бугристые и просто западинные очертания. Наиболее отчетливо этот рельеф выражен на террасах рек и делювиальных шлейфах в области распространения лессовидных пород и в меньшей степени на склонах и вершинах увалов. Таким образом, в геоморфологическом отношении Красноярская лесостепь представляет собой холмисто-увалистую аккумулятивную, местами денудационно-аккумулятивную, равнину. Наибольшие высотные отметки (более 400 м) преобладают в южной и западной частях, где аккумулятивная равнина переходит в денудационную. Высотные отметки в северной части территории понижаются до 260-220 м [Лебедева, Семина, 1974]. В целом следует отметить, что геоморфологические особенности Красноярской лесостепи благоприятны для использования этой территории в пашне. Неблагоприятной особенностью, уменьшающей интенсивность использования территории, является наличие холмистого рельефа в южной части лесостепи и большого количества склоновых земель, наиболее легко подвергающихся плоскостному смыву и ветровой эрозии [Топтыгин, Крупкин, Пахтаев, 2002]. В геологическом отношении Красноярская лесостепь расположена на стыке трех структурных областей: Среднесибирской платформы, Западно-Сибирской низменности и горной системы Восточного Саяна. На изучаемой территории развиты палеозойские, мезозойские и кайнозойские отложения. Палеозойские отложения занимают значительную площадь в южной части территории, в районе г. Красноярска, где они непосредственно примыкают с юга и юго-востока к древним метаморфическим толщам Восточного Саяна. Самыми древними являются девонские отложения, представленные тремя отделами. Вместе с отложениями нижнего карбона они именуются Качинской свитой. По литологическому составу все три отдела девона близки между собой и представляют мощную толщу (около 5000 м) пестроокрашенных осадочных пород – конгломератов, песчаников, мергелей и известняков. В окраске толщи преобладают красные тона. К северу от линии с. Березовское – с. Нанжуль обширные площади слагают юрские отложения, которые состоят из чередующихся маломощных пластов песчаников, глинистых сланцев, аргиллитов, конгломератов и бурого угля. Как и девонские отложения, юра приурочена главным образом к вершинам наиболее высоких водоразделов междуречий левых притоков Енисея. Наиболее древними кайнозойскими отложениями, являются рыхлые образования, покрывающие водораздельные пространства в предгорной части территории к востоку от реки Бугач. В составе кайнозойских отложений выделяются две толщи, различные по составу и генезису. Нижняя толща состоит из мелкого слабосцементированного галечника юрских пород и бурой глины с песчаными прослойками, верхняя сложена галечниками, песками и валунниками. Более молодые четвертичные отложения (голоцен) плащеобразно покрывают почти все элементы рельефа и представлены пролювиально-делювиальными и делювиальными глинами и суглинками, аллювием и болотными отложениями. Мощность покровных суглинков непостоянна и колеблется от 15-20 м на склонах до 1-2 м на вершинах увалов. Эти отложения и являются преимущественно почвообразующими породами современных почв [Лебедева, Семина, 1974].
Физические свойства черноземов выщелоченных и обыкновенных Красноярской лесостепи
Почва – сложная полидисперсная система, состоящая из частиц разнообразного размера – от нескольких ангстремов до десятков сантиметров в диаметре, причем это почти непрерывный ряд распределения частиц по степени крупности. Весовое соотношение в составе почвы частиц разной крупности в пределах непрерывного ряда определенных условных групп крупности называется гранулометрическим составом [Розанов, 1977]. Гранулометрический состав почв является фундаментальным свойством почвы, то есть таким, которое оказывает влияние на другие свойства и в целом обуславливает почвенное плодородие. От гранулометрического состава зависит структурное состояние и сложение, а, следовательно, и устойчивость почв к разного рода воздействиям. Гранулометрический состав почв земледельческой зоны Красноярского края преимущественно тяжелый, что связано с характером господствующих материнских пород [Бугаков, Чупрова, 1995]. Почвообразующими породами, на которых развиваются черноземы Красноярской лесостепи, являются рыхлые четвертичные отложения различного происхождения (пролюво-делювиальные и аллюво-делювиальные), которые сплошным плащом покрывают все элементы рельефа [Семина, Вередченко, 1962].
Изученные черноземы выщелоченные и обыкновенные сформировались на желто-бурых глинах. Гранулометрический состав пахотных черноземов выщелоченных слабо дифференцирован по профилю и согласно классификации Н.А. Качинского [1965] характеризуется как тяжелосуглинистый иловато-крупнопылеватый с содержанием физической глины 46-47 % в гумусово-аккумулятивном горизонте (рис.1). А Б
С глубиной количество физической глины достигает 50 % и в горизонте В гранулометрический состав становится легкоглинистым. Незначительное увеличение илистой фракции в этом горизонте (1-2 %) позволяет говорить о наличии слабо выраженного иллювиального процесса в черноземах выщелоченных. Черноземы обыкновенные по гранулометрическому составу тождественны выщелоченным. Они относятся к иловато-крупнопылеватым тяжелым суглинкам. Почва отличается значительным содержанием илистой (31-35 %) и крупнопылеватой фракции (32-35 %). Наличие значительного количества крупной пыли подтверждает лессовидный характер почвообразующей породы. Илистая фракция по профилю распределяется равномерно.
Плотность сложения почв является устойчивым во времени показателем физических свойств почв. Она зависит от минералогического, гранулометрического состава почвы, содержания органического вещества, но особенно от структурного состояния и приемов обработки.
Сложение этих почв рыхлое. Плотность пахотного горизонта чернозема выщелоченного 0,94 г/см3, чернозема обыкновенного на 0,02 г/см3 ниже. С глубиной она постепенно увеличивается, достигая 1,2 г/см3. Закономерное увеличение по профилю плотности сложения связано с постепенным снижением гумуса и возрастающим давлением верхних слоев. Следует отметить, что полученные величины сложения пахотного слоя черноземов Красноярской лесостепи являются пониженными и не достигают рекомендованных оптимальных значений (1,1-1,2 г/см3). А.М. Берзин, В.М. Таскина [1982], детально изучая плотность сложения пахотных черноземов пришли к выводу, что оптимум для зерновых культур лежит в пределах 0,98-1,1 г/см3. Однако большую часть времени этого не наблюдается. Например, к посеву яровой пшеницы в условиях Красноярской лесостепи она достигает только 0,88-0,90 г/см3. На пониженную плотность почв земледельческой части Красноярского края указывали и другие исследователи. Как считают А.Д. Бекетов с соавторами [1975], величина плотности сложения выщелоченных черноземов Красноярской лесостепи находится в пределах 0,98-1,00 г/см3. Сформированная В.В. Чупровой и Н.Л. Ерохиной [1994] база данных почв земледельческой территории края позволила выяснить, что для целинных и пахотных черноземов плотность сложения в среднем составляет 0,95-1,10 г/см3 и она близка к оптимальным параметрам. По мнению Ю.В. Вередченко [1961], фактором рыхлости почв Красноярского региона является периодическое иссушение летом и промерзание зимой, длительное пребывание почв в мерзлотном состоянии, растрескивание почвы, возрастание пористости. Структурный состав является проявлением сущности протекающих в почве процессов, критерием плодородия почв или их деградации. Свойство почвы крошиться на агрегаты (комки, комочки, зерна) называется структурностью, а сами комки, комочки, зерна называются почвенной структурой. По мнению В.А. Ковды [1973], структура в большей степени зависит от плотности элементарных почвенных частиц, слагающих почву, и от соотношения различных фракций гранулометрического состава. Однако немаловажную роль в структурообразовании играют физические, химические и физико-химические явления, не связанные непосредственно с жизнедеятельностью организмов населяющих почву [Кураченко, 2010]. Особенностью структурного состава чернозема выщелоченного является высокая глыбистость пахотного горизонта (34%). Содержание пыли незначительное (0,3-2,1%) и уменьшается с глубиной. Высокое содержание отдельностей агрономически ценного размера (АЦФ) (87-97%) указывает на отличную оструктуренность профиля почвы (рис. 3) (приложение 6).
В.М. Таскина [1995] в своих исследованиях подтверждает, что черноземы выщелоченные учхоза «Миндерлинское» обладает сравнительно высокой оструктуренностью. Высокая гумусированность и тяжелый гранулометрический состав обеспечивают стабильность структурного состава. Известно, что агрономически ценной является только такая структура, которая обеспечивает плодородие почвы. Оптимальные условия водного, воздушного и питательного режимов создаются в почвах с зернистой и мелкокомковатой структурой. Условно принято, что размер этих агрегатов колеблется в пределах от 10 до 0,25 мм. Наилучшие водно-воздушные свойства почв лесостепной зоны складывается при размере агрегатов от 0,25 до 3 мм [Кирюшин, 1996].
Чернозем обыкновенный характеризуется также высокой глыбистостью пахотного горизонта (35%), господством фракций размером 3-1; 2-1 мм (19-27%) и незначительным содержанием пыли (0,1-0,7%), которая постепенно уменьшатся с глубиной. Повышенное содержание глыбистых фракций в пахотном слое черноземов обусловлено механической обработкой почвы, что подтверждается исследованиями П.И. Крупкина [2002] и С.Н. Солодченко [2008]. По их результатам в пахотных горизонтах черноземов Красноярского края наблюдается высокий выход крупных отдельностей. При этом 40% составляют агрегаты более 3 мм, включающие и глыбы. А.Г. Сазонов [2003] объясняет причину глыбистости черноземов Сибири высоким содержанием илистой фракции в составе физической глины и характером почвообразующих пород. В черноземе обыкновенном среди агрономически ценных фракций преобладают отдельности 5-3; 3-2; 2-1 мм (9-27%) (приложение 6). Количество АЦФ в почвенном профиле изучаемой почвы находится в пределах 63-98% (рис. 2). Пахотный слой по содержанию ценных отдельностей оценивается как хорошо оструктуренный (63%), нижележащие слои имеют отличную структуру (76-98%). Плодородная почва должна содержать значительное количество воды. Поэтому понятие структурной почвы теряет свой смысл, если структура распадается под действием воды, а тем более при первом при первом соприкосновении с ней. Водопрочность является показателем качества структуры.
Плотность сложения
В условиях интенсивной эксплуатации земель практически все почвы в той или иной степени подвержены физической деградации, которая развивается повсюду, где применяются избыточные технологические нагрузки механического, химического, водного или биологического характера. В этом плане физическая деградация является одним из проявлений эксплуатационной деградации почв.
При изучении механического переуплотнения почв основное внимание уделяется вопросам изменения их физических свойств и плодородия. Между физическими, химическими и биологическими свойствами почв существуют тесные взаимосвязи. Изменение одних неизбежно приводит к изменению других свойств почвы. Изучение физических свойств почв, динамики их изменения при антропогенных воздействиях тесно связано с рациональным использованием почв и управлением их плодородием. В агропочвоведении в последнее время считается, что именно физические свойства почв являются лимитирующим фактором не только для развития сельскохозяйственных культур, но и для успешного применения агрохимических, мелиоративных и других почвоулучшающих мероприятий [Копысов, Тюлькин, Семёнов, 2009].
Исследования динамики агрофизических показателей в течение года, а также за короткие промежутки времени – за вегетационный период растений, позволили установить факторы, которые их определяют. На основании анализа литературы можно утверждать, что биологическая активность почвенных микроорганизмов, корней растений, органические и неорганические составляющие почвы, водный режим, обработка почвы, состав и количество вносимых удобрений и другие факторы являются причиной изменения физических показателей почвы [Николаева, 1987; Бондарев, 1988; Казаков, 1990; Булыгин, Комарова, 1990; Воронкин, Быковский, 2009; Чевердин, Титова, 2011; Абрамов, 2013].
Плотность почвы является интегральным и динамичным показателем физического состояния пахотного слоя почвы, характеризующим ее структуру и обуславливающим многие почвенные процессы – водный, воздушный, тепловой режимы, биологическую активность и др. [Цыбулька и др., 2002]. Отрицательным последствием длительной распашки черноземов является переуплотнение почвы и значительное варьирование плотности сложения в пахотных горизонтах в течение вегетационного сезона. Исследованиями выявлено, что плотность сложения черноземов в течение трех вегетационных сезонов изменяется по вариантам опыта от 0,76 до 1,10 г/см3. Характер обработки и применение других элементов ресурсосберегающих технологий, определяет ход динамических изменений плотности пахотного слоя в течение вегетационного периода (рис. 8, приложение 1,2,3).
В вегетационный сезон 2010 года динамика сложения пахотного слоя в условиях отвальной обработки, как правило, имеет одинаковую направленность и характеризуется постепенным её снижением к уборке пшеницы. Исключение составляет почва контрольного варианта. В этот период отмечается достоверное снижение плотности почвы по сравнению с контролем при применении элементов ресурсосбережения. Сочетание минимальной обработки с протравливанием семян, гербицидами и минеральными удобрениями способствует уплотнению почвы до 1,0 г/см3 в период колошения пшеницы и разуплотнению её к уборке. В остальных случаях ход динамики плотности почвы имеет различный характер. Исследованиями Р.В. Кравченко и О.В. Троневой [2011] выявлено, что плотность почвы в период молочно-восковой спелости пшеницы определяется глубиной обработки. При глубокой вспашке на 28-30 см по сравнению с другими способами обработки улучшался водно-воздушный режим почвы, уменьшалась ее плотность и создавались более благоприятные условия для формирования мощной и глубоко проникающей корневой системы растений.
Схожий характер динамики плотности 0-20 см слоя отмечен в вегетационный сезон 2011 года на всех вариантах опыта, за исключением контроля. Агроприемы, направленные на поддержание оптимального уровня питания и фитосанитарного состояния, разуплотняют почву в июле. Нулевая обработка почвы на контрольном варианте, наоборот, увеличивает плотность сложения в этот период (1,06 г/см3).
В вегетационный сезон 2012 года плотность почвы в условиях отвальной вспашки, минимальной обработки и нулевого сева соответствовала 0,76-1,10 г/см3. Динамика плотности сложения пахотного горизонта носит однотипный характер, заключающийся в увеличении плотности в период колошения и снижении к уборке пшеницы. На варианте с применением протравителей семян в условиях отвальной и минимальной обработки наблюдается увеличение плотности сложения к периоду спелости пшеницы [Лелякова (Картавых), Одинцова, 2010; 2012]. Оценка среднесезонной величины плотности пахотного слоя чернозема показала, что она имеет близкие величины (табл.5).
NPK + протравливание + гербицид 0,91 0,07 0,84 0,99 0,15 Так, в 2010 году плотность почвы на отвальной обработке составила 0,83-0,89 г/см3. Обработка почвы дискатором снижает плотность почвы контрольного варианта по сравнению с отвальной вспашкой на 0,04 г/см3. Более низкая плотность сложения почвы при поверхностной обработке связана с тем, что в пахотный слой заделывается значительное количество измельченной соломы, которую получили при уборке предшествующей пшеницы. Одновременно с этим, применение удобрений, протравливание семян и обработка посевов пшеницы гербицидами на фоне минимальной обработки увеличивает сложение пахотного слоя на 0,04-0,09 г/см3. Максимальная величина плотности сложения (0,91 г/см3) установлена на варианте опыта NPK + протравливание семян + гербицид. Очевидно, применяемые элементы технологии, способствуют повышению запасов корней пшеницы и как следствие, уплотнению пахотного слоя.
