Применение гербицидов и минимальная обработка пропашных культур на типичных черноземах

В течение четырех лет на черноземах Курской обл. изучали влияние гербицидов и междурядных обработок кукурузы на физические свойства и питательный режим почв, урожай и химический состав растений.
Показана возможность, в аналогичных условиях, сокращения или отмены летних культиваций на посевах кукурузы и других пропашных культурах, парующих полях и полях полупаровой обработки при применении достаточно эффективных гербицидов.
Как известно, летние культивации пропашных культур проводят для рыхления поверхностного слоя почвы и уничтожения сорняков.
По мере возрастающего использования химических средств борьбы с сорняками на почвах, обладающих благоприятным и относительно устойчивым сложением пахотного слоя, появляется возможность сокращения междурядных культиваций пропашных культур, т. е. применения одного из видов минимальной обработки почв.
В последние годы вопрос о возможности сокращения летних культиваций пропашных культур, в первую очередь кукурузы и сахарной свеклы, привлек внимание многих исследователей.
Как правило, при разработке химических способов борьбы с сорняками чаще всего изучают влияние гербицидов на соответствующие сорные и культурные растения. Для всестороннего обоснования действия гербицидов и решения вопроса о возможности сокращения летних обработок почвы необходимо знать характер и степень влияния препаратов на биологическую жизнь почвы, ее питательный режим и физические свойства. Комплексных исследований по влиянию гербицидов и системы обработки почвы в настоящее время сравнительно немного.
Большие работы по возделыванию кукурузы без культивации посевов выполняют (начиная с 1954 г.) в Венгрии. В опытах, проведенных в разных районах страны, положительное действие, приписываемое культивациям, не было доказано. На площадях, обрабатываемых гербицидами без ручной и машинной обработки, были получены даже более высокие урожаи кукурузы, чем на полях, где проводили тщательный уход за посевами при помощи машин и ручной обработки.
Опыты, проведенные в нашей стране — на орошаемых посевах кукурузы в Узбекистане, в опытном хозяйстве Краснодарского н.-и. института сельского хозяйства, в Ленинградской обл. на супесчаных и
суглинистых, но хорошо оструктуренных подзолистых почвах, дали аналогичные результаты — в названных условиях при уничтожении сорняков на посевах кукурузы симазином урожаи не уменьшаются. Аналогичные выводы по вопросу возделывания сахарной свеклы без рыхления междурядий с применением далапона получены на южных черноземах Алтайского края [5]. Все это дает названным выше авторам основание к рекомендации в данных конкретных условиях сократить число междурядных обработок или даже в отдельные годы полностью их отменить при использовании высокоэффективных гербицидов.
Рядом авторов на красноземах, темно-каштановых почвах, дерново-подзолистых и черноземах было доказано положительное влияние гербицидов на развитие всех основных групп почвенных микроорганизмов. Дозы гербицидов от 4 до 15 кг)га являются нетоксичными для «основных масс микроорганизмов. При оптимальной влажности и температуре почвы, повышенном содержании гумуса и реакции среды, близкой к нейтральной, происходит быстрое инактивирование (распад) гербицидов. Эти же условия благоприятствуют развитию микроорганизмов, которые также способствуют распаду гербицидов в почве. Были проведены большие исследования по установлению сроков применения симазина и атразина на посевах кукурузы, доз гербицидов и способов их внесения.
Влияние гербицидов на питательный режим почвы изучено недостаточно полно. Увеличение содержания нитратного азота в почве под влиянием гербицидов отмечается рядом авторов. Установлено, что применение симазина в дозе 15 кг/га способствует увеличению гидролизуемого и нитратного азота в почве. Отмечается, что в первый период после внесения симазина замедляется нитратонакопление, но затем накопление его в почве усиливается.
Почвенным институтом им. В. В. Докучаева и Курской, областной опытной станцией были заложены полевые опыты на черноземных поч-вах по применению гербицидов (симазина) в бессменных посевах кукурузы. В опыте кукурузу возделывали беспропашным способом по типу возделывания зерновых культур. Такой способ возделывания позволит снизить затраты на выращивание кукурузы.
Почвы опытного участка представлены мощными типичными и выщелоченными черноземами. По механическому составу это тяжелые иловато-крупно-пылеватые суглинки. Содержание физической глины (частиц <0,01 мм) составляет 49,7—51,1%. Судя по нашим определениям (1964—1965 гг.), почвы опытного поля обладают вполне благоприятными физическими свойствами, типичными и высоким уровнем питательных веществ.
Водопроницаем ость почв с поверхности, определенная методом трубок по Н. А. Качинскому, в течение вегетационного периода колеблется на участке с летними культивациями от 6,0 до 9,2 мм/мин, на контроле — от 5,4 до 8,4 мм/мин, т. е. практически одинакова и достаточно высока. На обоих участках она уменьшается от мая к середине июня и снова возрастает в августе, что, по-видимому, связано с количеством выпадающих осадков и влажностью поверхностного слоя почвы.
Такой же характер, что впрочем, вполне закономерно, имеет величина воздухопроницаемости почв. Для определения этой величины был использован обычный медицинский спирометр, соединенный с буром-цилиндром (Д-20 см), погружаемым в почву на глубину 5 см (на аналогичном принципе построен прибор Гровера для определения воздухопроницаемости почв).
Воздухопроницаемость почв с поверхности в целом в разные срок» определения в 1966 г. на обоих участках была высокой и претерпевала незначительные изменения, связанные с изменением влажности почвы: на контроле она изменялась от 10,4 до 13,3 см/сек, на участках без междурядных обработок — от 10,7 до 13,0 см/сек при давлении поступающего воздуха, равного 4,5 см водного столба. Почва опытных делянок в пахотном слое хорошо оструктурена.
В воздушно-сухом состоянии содержание пыли (частиц <0,25 мм) составляет всего 5—6%. Определения, проведенные в середине июня-1966 г. (на третий год опыта), показали практически одинаковое содержание водопрочных агрегатов (>0,25 мм) на обоих сравниваемых участках с некоторой тенденцией к уменьшению их на участках с междурядной обработкой 146,6% агрегатов>0,25 мм на участке с междурядной обработкой и 50,2% агрегатов >0,25 мм на участке без междурядной обработки с симазином).
Считают, что рыхление посевов благоприятствует сохранению запасов воды в почве путем разрыва капиллярного тока влаги к поверхности. Поэтому в 1965— 1967 гг. нами были проведены определения влажности почвы (до глубины 1 м) на опытных участках с тройным контролем: в 1965 г.— перед уборкой кукурузы на силос, в 1966 г.— через две недели после посева, после третьей культивации и перед уборкой кукурузы на силос, в 1967 г.— в начале и конце вегетационного периода.
Во все сроки наблюдений запасы влаги на сравниваемых вариантах были практически одинаковы. Небольшие различия во влажности на некультивируемом варианте больше 2—4% наблюдали лишь в слое 0—5 и 5—10 см. Однако при учете запаса влаги по слоям в миллиметрах и эти различия исчезали.
Из литературных источников известно, что рыхление поверхности почвы при-I водит не только к сохранению запасов влаги в почве, § но и, как следствие, к более я выровненному температурному режиму пахотного слоя.
Разница в температуре пахотного слоя на разных глубинах в сравниваемых § вариантах как в июне, так с и августе 1966 г. составляла 1 0,1—0,2° (определения проводили в 13 час. в течение 10 дней).
Таким образом, отсутствие культиваций кукурузы в I 1966 г. (с пониженным увлажнением), так же как и в остальные годы наблюдений, не сказалось отрицательно а физических свойствах, водном, воздушном и температурном режимах типичных черноземов и положительное действие, приписываемое летним культивациям кукурузы в зоне неустойчивого увлажнения на типичных 'черноземах, в наших опытах не подтвердилось.
Не сказалось отсутствие обработок в 1966 г. и на биологической активности почвы (табл. 4), о суммарной величине которой можно судить по интенсивности выделения С02 с поверхности почвы («дыханию» почвы), определяемому по методу Штатнова. Средние величины выделения СО2 за разные сроки, несмотря на значительную пестроту в параллельных определениях, колеблются на участке с междурядными обработками в рядках кукурузы от 225 до 297 и в междурядьях — от 145 до 205 мг/м2 за час *, на варианте с применением симазина интенсивность выделения СО2 составляет соответственно 228—311 и 164— 266 мг/м2 за час. По данным других авторов, микробиологическая деятельность под влиянием оптимальных доз симазина активируется по сравнению с контролем, при повышенных же дозах снижается. В нашем опыте с высокими дозами симазина намечается тенденция к усилению •биологической активности почвы при бессменном возделывании кукурузы.
Влияние обработки почвы и гербицидов на питательный режим типичного чернозема. В полевых опытах с применением симазина под кукурузу вели наблюдения за режимом питательных веществ в почве на делянках, занятых кукурузой, и на чистом пару.
Исследования проводили с целью выявления влияния симазина на процессы нитрификации на почвенных разностях как под растениями, так и на пару. На мощном типичном черноземе объектами исследований были многолетний пар, ранний майский пар и участки под кукурузой с симазином и без симазина. Почвенные образцы на вариантах опыта брали 1 раз в месяц смешанными из 4—5 индивидуальных скважин до-глубины 1 м. .
В сырой почве определяли влажность почвы, нитратный и аммиачный азот и подвижные фосфаты. В табл. 5 приведены данные накопления нитратного и аммиачного азота в кг/га для слоя 0—100 см на мощном типичном черноземе на паровых делянках.
При внесении гербицидов наблюдалась тенденция к накоплении нитратов — примерно на 50 кг в метровом слое почвы через 1,5 месяца в опыте на раннем пару и через 2—3 месяца на многолетнем пару. В содержании обменного аммония никакой закономерности не наблюдается. На многолетнем пару при внесении гербицидов количество обменного аммония не изменяется по сравнению с контролем. На ранее пару отмечается некоторое уменьшение обменного аммония, тем большее, чем больше образуется нитратов в почве участка.
Динамика нитратного азота на раннем пару выражена более резко,, чем на многолетнем, где содержание нитратов почти не меняется в течение всего вегетационного периода.
Таким образом, применение симазина на мощном черноземе в умеренных дозах не ухудшает условий для нитрификационного процесса.. Данные, характеризующие динамику нитратного азота под монокультурой кукурузы за 1966 и 1967 гг. на типичном черноземе, приведены в. табл. 6.
При внесении высоких доз симазина (за четыре года внесено 40 кг/га действующего вещества) гербициды являются токсичными для микрофлоры почвы, в последние два года не отмечается существенных различий в нитратонакоплении на делянках с внесением симазина и без симазина. По-видимому, высокие дозы гербицида в данном случае являются токсичными для нитрифицирующих бактерий.
В 1967 г. в опыте с применением симазина на бессменной кукурузе проводили:
наблюдения за энергией нитрификации в течение всего вегетационного периода. Ни трификационную способность почвы определяли по разности содержания нитратов в почве до и после компостирования. Определение нитрификационной способности проводили в слоях:
1—10,   10—25, 25—40 см.
Компостирование проводили в конических колбах объемом 100 мл. Навеску для компостирования брали в 20 г и выдерживали в термостате при 26° в течение 7 дней. Данные о динамике нитрификационной способности почвы под кукурузой приведены в табл. 7.
Типичные мощные черноземы обладают умеренной нитрификационной способностью. Нитрлфикационная способность, по нашим данным, не является стабильным показателем для указанного типа почвы, а динамична в течение вегетационного периода. Наблюдения показали, что нижележащие слои почвы (25—40 см) биологически менее активны, их нитрифицирующая способность значительно ниже пахотного слоя почвы. Отмечается некоторое усиление нитрификации при внесении симазина в слое почвы 25 см. Содержание подвижного фосфора и обменного калия для сравниваемых вариантов в течение вегетационного периода изменяется в небольших размерах и колеблется в пределах 12—14.
Влияние обработки почвы и гербицидов на урожайи. химический состав кукурузы. В течение четырех лет нами проведен учет урожая полевых опытов, определены химический состав-урожая и содержание сухого вещества.
В 1964 г. учитывали урожай початков кукурузы, а в последующие-годы — урожай зеленой массы в период молочно-восковой спелости.
Как же проявились отмеченные закономерности физических и агрохимических свойств в различных вариантах нашего опыта в урожае кукурузы?
В первые два года отсутствие междурядных обработок и связанной; с ними неизбежной подрезки части корней кукурузы, вырезки отдельных растений и отсутствие сорняков сказалось положительно на росте и развитии кукурузы. На делянках с симазином кукуруза была не только выше, но отличалась более темной окраской листьев. Не сказалось-отсутствия летних обработок и на урожае кукурузы. Так, урожай початков кукурузы (табл. 8) на делянках с междурядной обработкой составил в 1964 г. 59,8 ц/га, на участке с применением симазина —60,5 ц/га. В 1965 г. (с менее благоприятными для кукурузы погодными условиями) урожай зеленой массы кукурузы составил соответственно 286 и-343 ц/га. Однако в последующие годы на участках, обработанных симазином, урожай кукурузы уменьшился. '
В 1966 г. на участках с междурядной обработкой урожай зеленой массы кукурузы составил 265 ц/га, на участке с симазином —224 ц/га, 1967 г.—392 и 337 ц/га соответственно. Причины уменьшения урожая в эти годы, как показали приведенные выше материалы, не связаны с физическими условиями и питательным режимом почв. К возможным причинам можно отнести токсичность высоких доз симазина для кукурузы (40 кг/га действующего вещества за четыре года) и погодные условия этих лет. В среднем за четыре года опыта урожаи кукурузы были получены одинаковыми как на делянках с применением симазина без обработок, так и на делянках без гербицидов, но с применением ручной прополки кукурузы и проведения трех междурядных культиваций. Средний выход кормовых единиц с 1 га составил 65,5 и 67,2 ц/га.
В течение четырех лет перед уборкой кукурузы брали растительные пробы, высушивали и определяли химический состав растений. Проведено определение общего азота, фосфора и калия.
Из данных табл. 9 следует, что химический состав кукурузы колеблется по годам в широких пределах. Так, содержание N в растениях контрольного варианта колеблется от 0,28 до 1,00, Р2Об — от 0,22 до 0,44 и КзО — от 0,75 до 1,02%.
В последние два года проведения опытов в растениях кукурузы, выращенной с применением симазина, отмечается уменьшение общего азота и фосфора и некоторое накопление в них калия.
Положительные результаты исследований в опытах черноземного стационара о возможности сокращения летник культиваций кукурузы позволили нам заложить аналогичный опыт в производственных условиях на землях колхоза им. Черняховского, присоединенного в 1966 г. к опытной станции. Площадь опытного поля—15,8 га. В опыте испытывали две дозы симазина —3 и 5 кг действующего вещества в расчете на 1 га. На контрольном участке проведена двухразовая культивация. Симазин вносили через две недели после посева кукурузы при помощи широкозахватного механизированного опрыскивателя ГАН-8 с расходом воды 400—800 л/га.
Повторность в опыте 3-кратная. Площадь вариантов с симазином — 2,24 га, площадь контроля—1,17 га.
Объемный вес пахотного слоя изменялся в течение лета от 1,05 до^ 1,15 г/см3 на участке без обработки и оставался почти без изменений (1,08—1,10 г/см3) на участке с двумя летними культивациями; общая порозность колебалась в пределах 56—59% (табл. 10).
Твердость почвы, структурный состав, запасы влаги в метровом слое почвы на обоих участках были одинаковы.
Определения биологического урожая кукурузы проводили на учетных делянках площадью 50 м2 с 14-кратной повторностью. Полученные данные с математической обработкой результатов приведены в табл. 10.
Учет урожая показал, что отсутствие междурядных обработок с применением симазина в производственных условиях хозяйства не снизило урожая кукурузы. Математическая обработка результатов опыта показывает отсутствие достоверной разницы средних как между вариантами с разными дозами симазина (3 и 5 кг действующего вещества), так и с контролем — участком, на котором проводили летние культивации.
Выводы
1. Исследования, проведенные в течение четырех лет в Курской обл., доказали, что на мощных типичных и выщелоченных черноземах при бессменном возделывании кукурузы возможно применение симазина для борьбы с сорняками в умеренных дозах. Высокие дозы симазина могут быть токсичными, снижающими урожай кукурузы.
2. На хорошо оструктуренных с благоприятными физическими свойствами типичных и выщелоченных черноземах Курской обл. отсутствие 2—3-летних культиваций не сказывается сколько-нибудь отрицательно на сложении пахотного слоя.
3. Небольшие дозы симазина усиливают процесс нитрификации в почве, в данном случае симазин является стимулятором в нитратонакоп-лении. Гербициды не ухудшают качество урожая. Содержание белка, общего фосфора и калия в растительной массе кукурузы при внесении симазина не снижается.
4. В аналогичных почвенно-климатических условиях при применении достаточно эффективных средств для борьбы с сорияками возможно сокращение или в отдельные годы отмена летних культиваций пропашных культур. Устойчивое сложение черноземных почв дает основания для использования сокращенных механических обработок при применении высокоэффективных гербицидов и в других полях севооборотов: на парующих полях, полях полупаровой обработки и т. д.
5. Вопрос о частичном сокращении или полной отмене культиваций зависит от культурного состояния поля, от качества и тщательности внесения гербицидов, климатических особенностей года, а следовательно, должен решаться отдельно в каждом конкретном случае. Для решения этого вопроса применительно к другим почвенно-климатическим зонам и районам требуется постановка специальных опытов. В качестве прогноза можно сказать, что эти опыты дадут положительный результат на почвах легкого механического состава, а также среднего и тяжелого механического состава при условии их хорошей оструктуренности и относительно устойчивом сложении пахотного слоя.