Исследования объемной деформации дерново-мелкоподзолистой почвы в Вятско-Камском АР южной тайги и Уфимско-Сылвенском АР южной тайги показали, что плотность является динамичным показателем и находится в определенной зависимости от условий увлажнения, исходного уплотнения и повышается в засушливые годы по сравнению с типичными на 0.04-0.08 г/см3 (3-6%).

В Уфимско-Сылвенском подтаежном АР исследования по изучению влияния основной обработки на плотность почвы проводили на оподзоленном черноземе. Благодаря хорошей оструктуренности плотность пахотного слоя чернозема невысокая и колеблется в пределах 0.8-1.3 г/см3.

Следовательно, во всех АР растения сельскохозяйственных культур произрастают на динамично изменчивой плотности почвы, которая на ресурсосберегающих обработках приближена к оптимальной и более устойчива в течение вегетационного периода.

Влажность почвы. Вятско-Камский АР южной тайги характеризуется хорошей влагообеспеченностью для возделывания сельскохозяйственных культур, сумма осадков за вегетационный период составляет более 300 мм.

Как показывают результаты исследований, влажность почвы определялась количеством выпавших осадков и приемами обработки почвы, существенных различий по культурам типичного полевого семипольного севооборота не выявлено.

На всех культурах севооборота безотвальные обработки почвы (чизельно-поверхностная и поверхностная), способствуя образованию водопрочной структуры, оказали наиболее высокое положительное влияние на накопление влаги, влажность почвы в этих вариантах была выше на 0.3-1% по сравнению с контролем – ежегодной отвальной вспашкой. К концу вегетации растений положительное влияние безотвальных обработок на содержание влаги в почве, по сравнению с отвальной вспашкой усиливалось.

В годы наблюдений за влажностью почвы в Уфимско-Сылвенском АР южной тайги засушливые явления в течение вегетационных периодов наблюдались в 1985, 1986, 1989, 1994, 1998, 1999 годах, поэтому влияние обработок почвы на ее влажность проявилось более четко по сравнению с Вятско-Камским АР южной тайги. Наиболее сильное иссушение почвы отмечено также в варианте с отвальной вспашкой.

Система глубокой обработки почвы, базирующаяся на отвальной вспашке на 0-28 см 2-х ярусным плугом по влагообеспеченности превосходила ежегодную отвальную вспашку. Лучшая влагообеспеченность в этом варианте сформировалась за счет аккумуляции влаги прослойкой навоза и пожнивно-корневыми остатками, заделанными в слой почвы 16-22 см.

Чизельно-поверхностная обработка обеспечивала повышение влажности почвы на 0.6-1.3% по сравнению с контролем, в засушливые годы – более 2%.

Системы комбинированной обработки почвы по накоплению влаги занимали промежуточное положение: уступали чизельно-поверхностной и превосходили ежегодную отвальную вспашку. Из комбинированных обработок почвы сильнее иссушала почву плужно-фрезерная.

В годы с выпадением осадков ниже нормы преимущество комбинированных обработок, обеспечивающих накопление влаги в почве, проявлялось более сильно.

В Предуралье наиболее низкой обеспеченностью осадками характеризуется Уфимско-Сылвенский подтаежный АР. Засушливые явления за годы исследований наблюдались в 1989, 1991, 1993, 1994 годах и имели более длительный период по сравнению с Уфимско-Сылвенским южной тайги АР.

Безотвальное рыхление почвы способствовало повышению содержания влаги по сравнению с контролем – отвальной вспашкой на 2% и более. Лучшая влагообеспеченность растений в вариантах с безотвальным и плоскорезным рыхлением обусловлена формированием водоудерживающей структуры.

Положительное влияние поверхностной обработки почвы на сохранение влаги обусловлено ненарушенным сложением нижней части пахотного слоя и большим объемом капиллярной пористости. Это способствовало подъему воды из нижележащих горизонтов почвы к поверхностному слою.

Биологическая активность почвы. Обработка почвы, улучшая водно-воздушный режим, способствует интенсивному заселению почвенных частиц и растительных остатков микроорганизмами, которые превращают органические соединения в минеральные, составляющие пищу растений.

На всех изучаемых способах обработки почвы наиболее высокая численность агрономически важных групп микроорганизмов отмечена в верхнем 0-10 см слое, при этом в микробном ценозе преобладают бактерии. Значительное повышение биогенности наблюдается при интенсивном воздействии на почву. Глубокая отвальная вспашка за счет интенсивной обработки обеспечивает хорошую аэрацию пахотного слоя и накопление бактериальной и грибной микрофлоры. В этом варианте отмечена также наиболее высокая биохимическая активность почвы. В большей степени это относится к процессам трансформации органических веществ, на что указывает увеличение почвой продуцирования углекислого газа, возрастание активности фермента уреазы. Комбинированные системы обработки почвы по количеству актиномицетов и грибной микрофлоры уступают отвальной вспашке независимо от глубины проведения. Аналогичные результаты получены и по активности ферментов.

В более глубоких слоях почвы (10-20 см) содержание микроорганизмов снижается в 1.5-2 раза.

Минерализационные процессы, протекающие в почве, в первую очередь связаны с деятельностью аммонификаторов и микроорганизмов, использующих минеральные формы азота (таблица 7).

Таблица 7 – Влияние систем обработки почвы на процессы минерализации и гумификации (0 – 20 см), 2004 – 2005 гг.

Варианты

Млн.шт/г

Грибы, тыс.шт/г Коэффициенты

бактерии, использующие Nмин. аммонии-фикаторы зимо-генная микро-флора авто-хтонная микро-флора

минера-лизации гумифи-кации

Общепринятая-контроль 10.0 3.3 5.3 1.3 10.2 3.0 1.9

Глубокая 13.3 3.9 5.1 1.4 13.7 3.4 2.3

Плужно-плоскорезная 4.7 2.2 3.4 0.5 9.2 2.1 3.3

Плужно-поверхностная 7.1 2.7 3.7 0.5 8.8 2.6 3.2

Чизельно-поверхностная 4.6 2.8 3.5 0.4 8.2 1.6 3.9

Плужно-фрезерная 2.0 0.8 0.5 0.11 1.6 0.28 0.22

Отвальная ежегодная вспашка под все культуры севооборота повышала интенсивность минерализационных процессов, коэффициент минерализации составил 3.0. Увеличение глубины вспашки усиливало этот процесс, коэффициент минерализации увеличился на 0.5. Безотвальная обработка почвы снижала интенсивность минерализации в два раза, коэффициент минерализации в варианте с чизельно-поверхностной обработкой составил 1.6. Комбинированные (плужно-плоскорезная и плужно-поверхностная) системы обработки почвы занимали промежуточное положение. При этом отвальная вспашка в комбинированной системе обработки почвы усиливала минерализационные процессы, что способствовало обогащению почвы питательными веществами и приводило к повышению продуктивности севооборота.

На жизнедеятельность гумусообразователей обработка почвы оказала также большое влияние. Чизельно-поверхностная обработка почвы в севообороте на фоне пониженной численности этих групп микроорганизмов, повышала коэффициент гумификации до 3.9. Отвальная вспашка увеличивала численность зимогенной и автохтонной групп микроорганизмов, но активность гумусообразования снижалась до 1.9, а в условиях комбинированной обработки – до 3.2. В общей доле микробного ценоза целлюлозоразрушающие бактерии составили 18-20%. Наиболее высокая заселенность их отмечена в варианте с глубокой обработкой почвы.

Следовательно, безотвальная (чизельно-поверхностная) система обработки почвы и комбинированная повышали общую биогенность пахотного слоя по сравнению с отвальной вспашкой, ослабляя минерализационные и усиливая гумификационные процессы. Эти системы обработки почвы стабилизировали соотношение процессов минерализации и гумификации на благоприятном для сохранения почвенного плодородия уровне.

Засоренность посевов. Стратегическое направление в борьбе с сорной растительностью имеет экологическую направленность и заключается в поддержании численности сорняков на экономически безопасном уровне.

Влияние систем обработки почвы на сорный компонент агрофитоценозов проявилось уже к концу первой ротации севооборотов. В варианте с глубокой отвальной вспашкой наблюдалась тенденция к снижению численности сорняков на 5-19 шт./м2 по сравнению с отвальной вспашкой на глубину пахотного слоя (18-20 см). Сочетание отвальной обработки с плоскорезной, поверхностной и фрезерной обеспечило формирование практически одинакового уровня численности однолетних и многолетних сорных растений. Наиболее высокая численность сорных растений в посевах всех культур севооборота отмечена в варианте с чизельно-поверхностной обработкой почвы.

К четвертой ротации севооборота все изучаемые системы обработки почвы в сочетании с применением гербицидов способствовали снижению численности и надземной массы сорняков.

Уменьшение численности многолетних и однолетних сорняков в агрофитоценозах обусловлено соответствующим действием обработки почвы на генеративные и вегетативные зачатки, находящиеся в почве. Так, общее количество семян сорных растений в пахотном слое через 21 год уменьшилось под действием отвальной вспашки на 1.5 тыс. шт./м2, глубокой отвальной – 2.9 тыс. шт./м2 (рис. 1). Комбинированные системы обработки почвы, несмотря на снижение вегетативной массы сорняков в агрофитоценозах, увеличивали потенциальную засоренность на 3.5-9.2 тыс. шт./м2 семян сорняков.

Таким образом, системы обработки почвы, базирующиеся на отвальной вспашке, снижают засоренность агрофитоценозов как вегетативной массой, так и запасом семян в пахотном слое почвы. Сочетание отвальных обработок с плоскорезной, поверхностной и фрезерной снижают вегетативную массу сорняков и их численность, но при этом увеличивают количество жизнеспособных семян в пахотном слое.

Безотвальная обработка почвы, независимо от глубины, способствует повышению засоренности посевов по сравнению с отвальной вспашкой.

Наблюдения за засоренностью посевов на оподзоленном черноземе в Уфимско-Сылвенском подтаежном АР выявили высокое распространение многолетних сорняков. Влияние основной обработки оподзоленного чернозема на засоренность посевов проявилось уже на первой культуре севооборота – озимой ржи. Наиболее сильное подавляющее действие на численность сорной растительности и развитие вегетативной массы оказала отвальная вспашка. Безотвальное рыхление почвы увеличивало засоренность посевов по сравнению с отвальной вспашкой на 11-27 шт./м2. Наиболее высокая засоренность посевов отмечена в варианте с поверхностной обработкой почвы. Чередование отвальной вспашки с безотвальным рыхлением снижало численность сорняков, хотя и уступало по подавляющему действию ежегодной отвальной вспашке.