Ільїн О.В. Вплив поєднання систем обробітку грунту та удобрення на агрономічні показники чорнозему південного Криму і продуктивність культур в сівозмінній ланці еспарцет - озима пшениця

Краткое содержание

Експериментальні дослідження виконані в тривалому (1992-2002 рр.) стаціонарному трьохфакторному (2х3х4) польовому досліді протягом 1998-2002 рр. на дослідному полі кафедри землеробства Кримського державного агротехнологічного університету (до квітня 2003 р. – Кримський державний аграрний університет). Грунт дослідного поля – чорнозем південний з вмістом гумусу в орному шарі 2,0-3,5 %, середньою і високою забезпеченістю рухомими формами фосфору і обмінного калію. Загальна кількість опадів в роки досліджень коливалась від 400,2 до 529,5 мм при середньобагаторічній 509 мм.

Найбільш сприятливі за умовами зволоження для еспарцету та озимої пшениці були 2000 та 2001 роки. Дослідження проводили в польовій сівозміні "зайнятий пар (в першій ротації буркун дворічний на 1 укіс, в другій – еспарцет на один укіс) – озима пшениця – озимий ячмінь – соняшник – сорго на силос – озима пшениця – ярий ячмінь з підсівом еспарцету".

В цій сівозміні вивчались дві системи обробітку грунту (фактор А):

А₁ – комбінована (оранка на 18-20 см під озиму пшеницю після парозаймаючої культури; дискування на 8-10 см під озимий ячмінь; розпушування плоскорізом на 12-14 см під соняшник; оранка на 25-27 см під сорго на силос; дискування на 8-10 см під озиму пшеницю після сорго; розпушування плоскорізом на 14-16 см під ярий ячмінь з підсівом еспарцету);

А₂ – ресурсозберігаюча (дискування на 10-12 см під озиму пшеницю після парозаймаючої культури; дискування на 8-10 см під озимий ячмінь; розпушування стовбами типу "Параплау" на 12-14 см під соняшник; розпушування чизельним плугом на 25-27 см під сорго на силос; розпушування протиерозійним культиватором на 8-10 см під озиму пшеницю після сорго; розпушування чизельним плугом на 14-16 см під ярий ячмінь з підсівом еспарцету).

Шляхом повздовжнього розщеплення зазначених систем обробітку грунту досліджувались три біологічних фони (фактор Б):

Б₁ – без вирощування сидератів з повним вивезенням соломи;

Б₂ – післяжнивна сівба редьки олійної на зелене добриво після збирання озимого ячменю (перша ланка сівозміни) та озимої пшениці (друга ланка сівозміни);

Б₃ – залишення соломи озимого ячменю та другої озимої пшениці з післяжнивною сівбою редьки олійної на зелене добриво.

Впоперек наведених систем обробітку накладались наступні системи удобрення рослин (фактор В):

В₁ – без добрив;

В₂ – мінеральна (під першу озиму пшеницю – N₈₅P₄₅; під озимий ячмінь - N₁₁₀P₃₄; під соняшник - N₄₀P₃₀; під сорго на силос - N₉₀P₃₅; під озиму пшеницю  після сорго – N₁₀₀P₄₀; під ярий ячмінь з підсівом еспарцету – N₁₀₀P₇₀);

В₃ – органо-мінеральна (під першу озиму пшеницю – гній 30 т/га + N₆₀P₁₀; під озимий ячмінь – N₇₄P₂₉; під соняшник – N₃₀P₂₅; під сорго на силос – гній 40 т/га + N₆₀P₀; під озиму пшеницю після сорго – N₅₀P₃₅; під ярий ячмінь з підсівом еспарцету – N₈₅P₆₅);

В₄ – органо-мінеральна (як у вар. В₃) з хімічним прополюванням посівів озимих і сорго на силос.

У середньому на 1 га сівозмінної площі припадає: у варіанті В₂ – N₇₄Р₃₆ і у варіантах В₃, В₄ – гній 10 т/га +N₅₁Р₂₃.

У натурі дослід закладений у чотирьох полях з послідовним входженням першою культурою сівозміни. Дотримувалась загальноприйнята для богарних умов Криму технологія вирощування сільськогосподарських культур, за винятком досліджуваних елементів.

Посів редьки олійної на зелене добриво в досліді проводився стерньовою сівалкою СЗС-2,1 безпосередньо в ґрунт відразу після збирання попередника. Озиму пшеницю в досліджуваній ланці сівозміни на варіанті В₄ обробляли гербіцидом лінтур у дозі 150 г/га ранцевим обприскувачем у фазі весняного кущіння.

У досліді проводилися такі спостереження і дослідження:

1.      Вологість ґрунту – термостатно-ваговим методом у метровому шарі, через кожні 10 см;

2.      Будова ґрунту: щільність складення методом ріжучого кільця, пористість загальна й аерації – розрахунковим методом в шарах 0-10, 10-20 і 20-30 см;

3.             Біологічна активність ґрунту – методом аплікації лляної тканини по шарах 0-10, 10-20 і 20-30 см  в фазу колосіння-цвітіння озимої пшениці та за методом Штатнова через 10, 20 і 30 днів після закладання в грунт;

4.        Токсичність ґрунту за Красильніковим під час сівби озимої пшениці;

5.             Вміст рухомих сполук фосфору в ґрунті методом Мачигіна в шарах: 0-10, 10-20 і 20-30 см в фазу колосіння озимої пшениці;

6.             Вміст гумусу в ґрунті за Тюріним в модифікації ЦІНАО в шарах 0-10, 10-20 і 20-30 в фазу колосіння озимої пшениці;

7.      Визначення засміченості ґрунту в шарах 0-5, 5-10, 10-20 і 20-30 см у полі озимої пшениці шляхом виділення насіння бур'янів водою через сита з діаметром комірок 0,25 мм;

8.      Облік бур'янів кількісно-ваговим методом на площадках 0,25 м²: на еспарцеті восени і перед збиранням зеленої маси; на озимій пшениці – через місяць після сівби, у фазу весняного кущіння і перед збиранням;

9. Динаміка з'явлення сходів озимої пшениці на 5-ти фіксованих рядках довжиною 1 п.м. на 10-й, 20-й, 30-й і 40-й день після сівби;

10.             Врожайність еспарцету – суцільним скошуванням зеленої маси, з урахуванням вологості, озимої пшениці – суцільним обмолотом з урахуванням вологості та засміченості зерна;

11.             Якість врожаю. Визначались наступні показники:

·   натура зерна пшениці, маса 1000 зерен, скловидність за ДСТУ–3768-98;

·   вміст  сирої  клейковини  в  зерні за Н.С. Беркутовим (1991);

·   якість сирої клейковини – на приладі ІДК-1;

·   вміст сухої речовини в зеленій масі еспарцету термостатно-ваговим методом;

·   вміст нітратного азоту в сіні еспарцету потенціометричним методом;

12. Енергетичну оцінку різних систем обробітку в поєднанні з добривами (Ю.О. Тараріко, О.Є. Несмашна, Л.Д. Глущенко, 2001) та їх еколого-економічне обгрунтування;

13. Статистична обробка результатів спостережень і досліджень – методом дисперсійного аналізу даних трьохфакторного досліду.

3. щільність складення, пористість та

вологість грунту

Обробіток ґрунту істотно впливає на такі агрофізичні показники, як щільність складення (ЩС) і пористість ґрунту. У залежності від досліджуваних варіантів ЩС орного шару ґрунту після сівби озимої пшениці коливалась у межах 1,08-1,10 в шарі 0-10 см і з глибиною збільшувалась до 1,33-1,37 г/см³. Більш пухкий стан шару ґрунту 10-20 см був при комбінованій системі обробітку в сівозміні, зокрема – оранці під озиму пшеницю на 18-20 см, у порівнянні з дискуванням на 10-12 см при ресурсозберігаючій системі обробітку. Шар 20-30 см за ЩС і пористістю ґрунту при обох системах обробітку майже не відрізнявся.

Досліджувані системи добрив і біологічні фони істотно не змінювали щільність грунту, загальну пористість і пористість аерації. До фази кущіння озимої пшениці відмічалося збільшення ЩС по всіх досліджуваних шарах ґрунту і різниця в показниках була незначною. Перед збиранням озимої пшениці досліджувані варіанти по впливу на ЩС і пористість ґрунту були рівноцінні.

В екстремальному за умовами зволоження в літньо-осінній період 2000 році (за липень-грудень сума опадів була в 3,8 рази меншою порівняно з середньобагаторічною) дискування за рахунок створення дрібногрудочкуватого складу грунту (бриластість зменшувалась на 30 %), порівняно з оранкою, забезпечувало більш повне з'явлення сходів (підвищення густоти сходів на 30 день після сівби склало 50,6 %).

В цілому агрофізичні властивості грунту знаходились у межах оптимальних для озимої пшениці на всіх досліджуваних варіантах.

Близькі значення одержано і при визначенні вологості ґрунту. Так, у передпосівний період умови зволоження в більшості складались несприятливо для озимої пшениці і вміст доступної вологи в шарі ґрунту 0-20 см не перевищував 6,8 мм. Оранка і дискування в однаковій мірі впливали на збереження вологи метрового шару ґрунту. Варіанти добрив і біологічні фони виявили однаковий вплив на перерозподіл вологи в орному і в 0-100 см шарі.

До відновлення весняної вегетації, за рахунок опадів осінньо-зимового періоду, вологість метрової товщі ґрунту підвищувалася до 20,8 % і розходження по варіантах були незначними. Рівноцінний вплив досліджуваних систем обробітку ґрунту і фонів живлення рослин на вміст вологи в ґрунті зберігався до повної стиглості зерна озимої пшениці. В літні місяці вологість ґрунту знижувалась практично до вологості в'янення і коливалась у межах 9,4-17,3 %. Тому у такі періоди вегетації рослини озимої пшениці знаходилися в пригніченому стані, що негативно вплинуло на її врожайність.

4. біологічна активність, вміст рухомого р₂о₅

та гумусу в грунті

Заходи і системи обробітку ґрунту по-різному впливають на чисельність і активність ґрунтової мікрофлори. В залежності від досліджуваних варіантів целюлозорозкладаюча здатність знаходилась у межах 11,1...35,8 %. На фоні обробітку ґрунту плугом інтенсивність розпаду лляної тканини по всіх шарах була дещо вищою, ніж по дискуванню. Найбільш помітним був вплив добрив, де при органо-мінеральній системі, особливо у верхніх шарах ґрунту, спостерігався ріст мікробіологічної активності, яка із глибиною знижувалась і була близькою з неудобреним фоном (у шарі 20-30 см розпад лляної тканини складав відповідно 12,8 і 13,0 %). Проміжний посів редьки олійної, як у чистому вигляді, так і з залишенням соломи у першій ротації сівозміни істотно не впливав на процеси розпаду целюлози.

Близьким був і вплив досліджуваних прийомів на інтенсивність виділення СО₂ із ґрунту. Так, по оранці інтенсивність продукування вуглекислого газу в шарах 0-10, 10-20 і 20-30 см перевищувала варіанти з дискуванням всього на 2,8, 2,0 і 5,3 % відповідно. На фоні органо-мінеральних добрив, незалежно від способу їх заробки, спостерігалось більш інтенсивне "дихання" грунту – приріст СО₂ по досліджуваних шарах складав відповідно 10,7, 10,1 і 11,1 %. У середньому в 0-30 см шарі інтенсивність виділення газу на цьому варіанті збільшувалася на 32,1 мг/м^{2 .} г. або 10,6 %. Біологічні фони також істотно не впливали на процеси "дихання" ґрунту, однак у середньому по орному шару, незалежно від способу обробітку ґрунту і добрив, відмічалась тенденція росту мікробіологічної активності на варіанті з редькою олійною на сидерат, особливо в поєднанні із соломою (інтенсивність виділення СО₂ на варіантах Б₁, Б₂ і Б₃ відповідно складала 312,9, 317,3 і 327,6 мг/м^{2 .} г.).

Досліджувані заходи по-різному впливали на вміст і перерозподіл рухомих сполук фосфору та гумусу у ґрунті. Без добрив, як по оранці, так і по дискуванню, вміст фосфору і гумусу в орному шарі був близьким (коливання в 0-30 см шарі рухомих сполук Р₂О₅ склали 1,08-1,10 мг/100 г і вмісту гумусу 2,06-2,05 %), але Р₂О₅ більш рівномірно розподілявся по шару 0-20 см на фоні оранки, а по дискуванню 52 % фосфатів знаходилося у верхньому 0-10 см шарі ґрунту.

У порівнянні з неудобреним фоном, добрива підвищували вміст рухомих сполук фосфору в 1,9-2,1 рази, а проведення в сівозміні диференційованого хімічного контролю бур'янів, за рахунок зниження засміченості, забезпечувало подальший ріст вмісту як фосфатів, так і гумусу.

На варіантах з редькою олійною вміст Р₂О₅ і гумусу у шарі 0-30 см склав 2,08 і 2,41, а в поєднанні з соломою – 2,10 мг/100 г ґрунту і 2,41 %, проти 1,89 мг/100 г і 2,32 % на контролі відповідно.

Запаси рухомих сполук Р₂О₅ та гумусу в шарі 0-30 см при комбінованому та ресурсозберігаючому обробітках суттєво не відрізнялись і становили відповідно без добрив 1,08 і 1,11 мг/100 г або 40,6 і 41,3 кг/га та 2,06 і 2,05 % або 78,5 і 78,5 т/га, на фоні мінеральних добрив 2,03 і 2,06 мг/100 г або 75,7 і 76,2 кг/га та 2,32 і 2,34 % або 88,1 і 89,6 т/га, при органо-мінеральній системі живлення 2,29 і 2,31 мг/100 г або 85,7 і 85,3 кг/га та 2,53 і 2,57 % і 96,2 та 98,1 т/га.

Таким чином, внесення органо-мінеральних добрив, як у сівозміні, так і безпосередньо під озиму пшеницю, незалежно від способу і глибини їх заробки в ґрунт, сприяло створенню кращих умов для діяльності ґрунтової мікрофлори в орному шарі і забезпечувало ознаки розширеного відтворення родючості ґрунту.

5. забур'яненість посівів та засміченість грунту

Бур'янисті рослини нега­тивно впливають на продуктив­ність сільсько­господарських культур. У біомасі посіву еспа­рцету вагому частку, поряд з куль-

турними рослинами, скла­дали кучерявець Софії, біфора промениста, мак самосійка, осот рожевий, бері­зка польова та ін. Обробіток ґрунту і біологічні фони істотно не впливали на кі­лькісне спів­відношення цих груп рослин, але на варіантах добрив спостерігалось збіль­шення бур'янів і зниження кіль­кості рослин ес­парцету під впливом добре розвинутої біомаси ярого яч­меню (особ­ливо у 2002 р., у зв'язку з чим було проведено підсів вівсом).

На фоні органо-мінеральних добрив без гербіцидів (В₃, рис. 1) відмічалося пригнічення еспарцету більш розвиненою, порівняно з неудобреним фоном (В₁), біомасою бур'янів.

Хімічне прополювання в сівозміні в післядії (В₄) знижувало засміченість посіву еспарцету, пригнічувало бур'яни, чим покращувало якість корму.

Насіння бур'янів при дозріван­ні обсипається на повер­хню ґрунту і при його обробітку перемі­щу­ється в більш глибші шари, де збе­рігає схожість протя­гом тривалого періоду. Обробіток ґрунту під озиму пшеницю плу­гом на 18-20 см сприяв рі­вномірнішому роз-поділу насіння бу­р'янів у шарі ґрунту 0-30 см. На варіантах із проведенням диску­вання ґрунту на 10-12 см насіння більше накопи­чувалось в 0-10 см шарі, проте за­сміченість орного (0-30 см) шару грунту при обох системах обробі­тку була однаковою і складала від­повідно 508,6 та 510,4 млн. шт/га. При обох системах обробіт­ку гру­нту в фазу кущіння озимої пшениці забур'яненість перевищувала еко­номічний поріг шкодочинності (ЕПШ). На фоні ресурсозберігаю­чого обробіт­ку забур'яненість по­сіву озимої пшениці була дещо вища. Добрива, крім деякого зрос­тання кіль­кості бур'янів, сприяли збіль­шенню в 1,1-1,3 рази їх маси. Хімічне про­полювання гербіци­дами в сіво­зміні і застосування лін­туру (150 г/га) в посіві озимої пше­ниці на фоні органо-мінеральних добрив забезпечувало відчутне зниження забур'яненості (в серед­ньому на 47,1 %) і маси бур'янів при обох системах обробітку грунту.

6. врожайність культур та продуктивність

ланки сівозміни

Погодні умови, які склалися у період досліджень, суттєво відрізнялися від середньорічних, що і призвело до варіювання врожайності по роках.

Еспарцет забезпечував практично однакову врожайність зеленої маси та сіна при обох системах обробітку грунту. На фоні мінеральних і органо-мінеральних добрив його врожайність зростала більш ніж в 2 рази. Так, у порівнянні з неудобреним фоном, підвищення врожайності зеленої маси еспарцету на цих варіантах склало відповідно 45,9 і 45,8 ц/га або 101,8 і 101,6 %. Ефективність добрив при обох системах обробітку була практично однаковою. Подальшому зростанню врожайності та покращенню його якості сприяла післядія диференційованого застосування гербіцидів у сівозміні (на озимій пшениці, озимому ячмені та сорго на силос). За рахунок цього врожайність зростала в середньому на 5,6 %, а вміст бур'янів в зеленій масі знижувався на 13,0 %.

За рахунок кращого зволоження літньо-осінньго періоду 1999 і 2001 років при обох системах обробітку створювалися нормальні умови для якісної сівби озимої пшениці. Як свідчать результати дисперсійного аналізу врожайність зерна в 2000 та 2002 роках при різних обробітках суттєво не відрізнялась (табл. 1). Завдяки цьому нами ділянки варіантів обробітку грунту використані як додаткові повторення. Це дало змогу збільшити повторність решти варіантів (добрива та біологічні фони) в 2 рази, що дозволило зменшити похибку експерименту та підвищити достовірність висновків про решту факторів.

Посушливий літньо-осінній період 2000 року негативно вплинув на якість підготовки грунту під озиму пшеницю, проте дискування, у порівнянні з оранкою, за рахунок створення дрібногрудочкуватого стану ґрунту (бриластість зменшувалася на 30 %), забезпечувало більш дружну й рівномірну появу сходів пшениці, кращий їх розвиток та вищу щільність колосоносного стеблестою. Завдяки цьому в 2001 році врожайність зерна на варіанті з дискуванням без добрив була вищою, ніж після оранки на 2,8 ц/га (16,6 %), на фоні мінеральних добрив на 3,6 ц/га (12,3 %) та органо-мінеральних добрив – на 3,2 ц/га (11,0 %).