Удобрение кукурузы при мульчирующей обработке почвы на склонах

Учеными Института зерновых культур НААН Украины в условиях Северной Степи Украины выполнены полевые экспериментальные исследования для изучения особенностей применения органических и минеральных удобрений под кукурузу на фоне различных способов и глубины мульчирующей зяблевой обработки почвы. Агротехническую оценку сроков (осенью под основную обработку пашни, весной под культивацию зяби), способов (вразброс, локально) и дробного внесения туков нормой N90Р90К60 (фосфор и калий - осенью, азот - весной) проводили в звене севооборота ячмень яровой - кукуруза на склоне северо-восточной экспозиции крутизной 3,5-4°.

В пятипольном севообороте пар черный - пшеница озимая - кукуруза - ячмень яровой - подсолнечник на склоне юго-западной экспозиции крутизной 2-4,5° изучали эффективность заделки полуперепревшего навоза (60 т/га) осенью разнотиповыми почвообрабатывающими орудиями при однократном внесении его в паровом поле и непосредственно под кукурузу за зерно. Листостеблевую массу выращиваемых культур (4-4,5 т/га севооборотной площади) измельчали и равномерно распределяли по полю во время уборки урожая.

Рисунок 1. Удобрение кукурузы при мульчирующей обработке почвы на склонах

Согласно схеме опытов осеннее внесение минеральных удобрений проводили перед фоновым лущением стерни, весеннее - под культивацию зяби. Использовали специальные сеялки в режиме разбрасывания и локализации туков лентами через 0,25 м на глубину 10-12 см.

Основную мульчирующую обработку почвы осуществляли безотвальным диагональным глубокорыхлителем ПРН-31000 (25-27 см), дис-ково-чизельным агрегатом Conser Till-Plow-6000 (1027 см), тяжелым противоэро-зионным культиватором КПП-3,9 (12-14 см). В качестве контроля была принята вспашка плугом ПЛН-4-35 (25-27 см). Почва - чернозем обыкновенный среднесуглинистый слабо- и среднеэродированный на лессе, содержание гумуса 2-3%.

Исследованиями установлены степень влияния и взаимосвязь факторов «обработка почвы» и «удобрения» при формировании продуктивности кукурузы на склонах в различные по гидротермическим показателям годы. В условиях влажной и теплой погоды, когда выпадение осадков совпадает во времени с критическими фазами водопотребления растений (выметывание метелок - цветение),усредненный прирост урожайности зерна от внесения N90Р90К60 составил 0,67 т/га.

В умеренно засушливые и засушливые годы вероятность получения дополнительного урожая на повышенном агрохимическом фоне зависит от исходных (весенних) запасов доступной влаги в почве, сроков наступления и продолжительности почвенно-воздушной засухи. При высоких резервах воды в 1,5-метровом слое эродированных черноземов (более 150 мм)и кратковременном отсутствии агрономически полезных дождей (10-12 дней) в период образования репродуктивных органов (I-II декады июля) нормативная доза минеральных удобрений обеспечила прибавку основной продукции в количестве 0,32 т/га (табл. 1).

Таблица 1. Эффективность минеральных удобрений при мульчирующей обработке почвы (т/га)

При длительной засухе (более 20 дней) во время интенсивного роста растений (июль) и налива зерна (август), когда температурный максимум превышал +35°С, а относительная влажность воздуха в полуденные часы снижалась до 16-19%, урожайность кукурузы на удобренных участках приравнивалась к неудобренным или была выше всего на 0,050,12 т/га. При этом даже обильные июльские осадки не способствовали заметному повышению эффективности туков.

В опытах окупаемость минеральных удобрений урожаем зерна кукурузы при внесении их осенью под основную обработку наиболее высокой была при чизелевании почвы, особенно в благоприятные по увлажнению годы. Повышенная отдача от NPК объясняется как улучшением влагообеспеченности растений и уменьшением индекса стресса (отношение фактической эвапотранспи-рации к потенциальной), так и более равномерным перемешиванием туков с почвенной массой.

Половина их заделывалась глубже 10 см, другая - смешивалась с почвой в слое 0-10 см. Распределенные преимущественно в зоне стабильного увлажнения удобрения обеспечивали сбалансированное питание растений не только в начальный, но и в последующий, более засушливый период вегетации кукурузы.

Осеннее разбросное внесение комплексных синтетических удобрений имело преимущество и на участках, где проводилась глубокая безотвальная обработка. Применение диагональных рыхлителей обеспечивает качественное крошение почвы, при этом пылеватые частицы и минеральные гранулы под действием колебательных движений пласта перемещаются по трещинам и разломам в среднюю и нижнюю часть пахотного слоя.

Большая вероятность проявления плоскостной и линейной эрозии определяет нецелесообразность осеннего внесения туков при мелкой плоскорезной обработке пашни. Неглубокая заделка их на участках с проективным растительным покрытием поля менее 60-70% приводит к существенным потерям влаги и растворимых питательных веществ вследствие нерегу-лированного стока иногда даже в условиях отсутствия смыва самой почвы. На этом агрофоне предпочтение имеет весенний срок применения удобрений под культивацию зяби.

При глубоких мульчирующих обработках обнаружен ряд отрицательных моментов весеннего разбросного внесения туков. На участках безотвального рыхления при наличии на поверхности поля более 3 т/га пожнивных остатков (солома) ухудшалось качество заделки удобрений. На чизельном фоне при внесении их весной вразброс под культивацию зяби вследствие скатывания гранул с гребневых элементов в выемочную часть микрорельефа иногда наблюдалось очаговое угнетение растений кукурузы, связанное с неблагоприятным воздействием повышенной концентрации элементов питания в почвенном растворе. Разбросное внесение комплексных минеральных удобрений при длительной безотвальной обработке в севообороте может сопровождаться накоплением фосфора и калия в слое почвы 0-10 см. Позитив этого явления заключается в относительном уменьшении степени иммобилизации макроэлементов почвой (в сравнении с внесением под вспашку) и улучшении ее питательного режима на ранних этапах развития растений при достаточных запасах продуктивной влаги.

В то же время, учитывая существенную зависимость экологической устойчивости кукурузы к различным неблагоприятным воздействиям внешней среды от мощности и физиологической активности корневой системы, размещение большей части туков в верхнем (периодически обезвоженном) слое почвы снижает доступность NPK, адаптивный потенциал и защитный ресурс культуры относительно почвенной и воздушной засухи. Поэтому при переходе на мульчирующую обработку с использованием плоскорежущих орудий, технологический процесс работы которых практически исключает вертикальную миграцию удобрений по профилю почвы, рекомендуется периодическое чизелевание пашни для перераспределения их в нижележащие горизонты. Недостатки разбросного внесения туков частично устраняются при размещении их в ограниченном объеме почвы. Это достигается путем локальной (внутри-почвенной) заделки удобрений на глубину 10-20 см полосами (лентами) через 20-70 см, что позволяет уменьшить их контакт с поверхностью почвенных частиц и сократить потери питательных веществ вследствие микробиологического закрепления, химической трансформации и физического поглощения. Способ локализации увеличивает коэффициенты использования макроэлементов, при этом аммонийная форма азота в течение более продолжительного времени доступна растениям, что создает предпосылки для снижения количества нитратов в зерне кукурузы.

Фото 1. Удобрение кукурузы при мульчирующей обработке почвы на склонах

Вместе с тем локальное внесение удобрений не является гарантией повышения продуктивности растений, а реализация его потенциальных возможностей зависит от целого ряда факторов. По нашим данным, применение агроприема весной на мульчирующем фоне было эффективным в острозасушливые годы с интенсивным нарастанием положительных температур воздуха к севу кукурузы, когда прибавка урожая, в сравнении с разбрасыванием туков, достигала 0,19-0,39 т/га. Связано это с размещением удобрений во влагообеспеченной прослойке чернозема и улучшением минерального питания растений при неблагоприятном сочетании гидротермических элементов погоды. В условиях средней и высокой увлажненности пахотного слоя различия в урожайности зерна по этим вариантам опыта отсутствуют. Нецелесообразно вносить удобрения локальным способом весной при влажности почвы выше 25% (опасность переуплотнения пахотного слоя) или ниже 15% (вероятность повышения осмотического давления почвенного раствора в очаге туков и гибели корневых окончаний), неравномерном распределении пожнивных остатков на поверхности поля (ухудшение качества работ), а также на сильно-ложбинистых склонах (мелкая заделка в понижениях рельефа местности).

В засушливые годы (количество осадков в период вегетации кукурузы менее 150 мм) зарегистрированы положительные результаты при дифференцированном использовании минеральных удобрений на склонах. Вариант с раздельным внесением фосфора и калия осенью вразброс, азота -весной локально по урожайности превосходил вариант с осенним внесением ЫРК при всех способах мульчирующей обработки с прибавкой 0,09-0,13 т/га зерна. Это обусловлено сокращением потерь азотистых соединений от миграции, денитрификации и различных видов эрозии в холодный период года (ноябрь-март), меньшей продолжительностью контакта удобрений с растительными послеуборочными остатками и максимально возможной синхронизацией сроков их заделки со сроками посева кукурузы.

При мелком плоскорезном рыхлении почвы органические удобрения размещены в слое 0-10 см, что приводит к значительным потерям питательных веществ в период снеготаяния и развитию дефляционных явлений. Как следствие, прибавка урожая зерна кукурузы от навоза в прямом действии снижалась до 0,45 т/га, в последействии -до минимального показателя 0,17 т/га (табл. 2). Исследования показали, что эффективность навоза при неглубокой мульчирующей обработке в значительной степени зависит от системы лущения стерни и качества удобрений. На фоне предварительной заделки навоза дисковыми, игольчатыми или ротационными орудиями на поверхности оставалось около 10% его от вносимого количества, на участках без заделки (учитывая конструктивные особенности противоэрозионных культиваторов-плоскорезов, работающих без оборота пласта) - в пределах 25-30%. Процесс перемешивания не контролировался при внесении некачественного навоза и полном исключении из технологического цикла операции предварительного рыхления почвы. В этом случае разрушительному влиянию воды и ветра подвергалось около 2/3 внесенной органики.

Таблица 2. Урожайность кукурузы в зависимости от места внесения и способов заделки навоза, т/га (фон - пожнивные остатки)

Внесение органических удобрений при безотвальной обработке (25-27 см) также требует предварительной заделки их дискаторами, лущильниками, ротационными боронами, турбокол-терами на 6-8 см или применения комбинированных дисколаповых агрегатов, которые в едином процессе совмещают поверхностное мульчирование и глубокое рыхление почвы.

Степень «сепарации» (просыпания) полуперепревшего навоза вглубь пахотного слоя возрастает в условиях, когда безотвальная обработка выполняется при оптимальном увлажнении черноземной почвы в интервале 15-20%, умеренном количестве вовлеченной листостебельной массы (до 5 т/га), качественном измельчении и равномерном распределении послеуборочных остатков на поверхности поля, увеличении скорости движения агрегата до 9-10 км/ч, наличии дополнительных приставок к основному орудию, незначительной пересеченности ландшафта.

Среди тестируемых проти-воэрозионных орудий наиболее качественную заделку навоза обеспечивал тяжелый чизельный культиватор, оборудованный прямыми дисками, подпружиненными стойками, лево- и правосторонними наральниками полувинтового типа. При чизелевании пашни 50% удобрений заделывалось глубже 10 см, 35-40% смешивалось с почвой в слое 5-10 см и 10-15% находилось в поверхностном слое 0-5 см.

Этот способ обработки позволяет обогатить необходимыми элементами питания зону относительно стабильного увлажнения и преимущественного размещения корневой системы кукурузы, получив при этом повышенную отдачу урожаем зерна. В среднем за 5 лет прирост его при внесении навоза в пару составил 0,25 т/га, при внесении непосредственно под кукурузу - 0,58 т/га.

Таблица 3. Содержание гумуса в почве, %

Сохраняя влагу в пахотном слое, защищая почву от смыва и выдувания, чизельная обработка способствует заметному повышению плодородия эродированного чернозема. За пятилетний период исследований на фоне заделки одних пожнивных остатков здесь наблюдали увеличение количества гумуса в слоях 0-10 см (0,17%) и 10-20 см (0,04%) (табл. 3). В других вариантах опыта этот показатель был на уровне или ниже исходных величин. Сочетание растительного субстрата с навозом при чизелевании обеспечило положительный баланс гумуса по всему профилю пахотного слоя, при глубокой безотвальной обработке - в слое 0-20 см, мелкой плоскорезной  - только в верхнем слое почвы 0-10 см.

Выводы. Удобрение кукурузы при мульчирующей обработке почвы на склонах

 

Андрей Горбатенко, кандидат сельскохозяйственных наук

Владимир Чабан, кандидат сельскохозяйственных наук

Владимир Судак, кандидат сельскохозяйственных наук

Наталья Судак, кандидат сельскохозяйственных наук

Сергей Семенов, Институт зерновых культур  НААН Украины