Результаты исследований шадринской опытной станции
Сравнивались разные режимы обработки почвы под пшеницей. В почве периодически определялись: агрегатный состав послойно, накопление органического вещества, влажность, содержание нитратов и главных элементов питания. Результаты подтвердили теорию.
АГРЕГАТНЫЙ СОСТАВ ПОЧВЫ
1. Под всеми, одно- и многолетними культурами, примерно до середины июля структурность*(*процент неразмываемых комочков крупнее 0,25 мм) увеличивается, а после этого уменьшается. Чем глубже, тем выше структурность по величине, но слабее выражено её летнее изменение. Например:
В СЛОЕ 0-7 СМ
| 13 мая | 10 июня | 5 июля | 23 июля | 17 октября | |
| Чёрный пар | 34% | ||||
| Участок, не паханный 3 года |
В СЛОЕ 21-28 СМ
| Чёрный пар | 51% | Нет данных | |||
| Участок, не паханный 3 года |
Сильнее уменьшается структурность под пшеницей после чистого пара, лучше сохраняется (или, точнее, создаётся?) после пласта клевера или не паханного 3 года поля. Вывод: чем плотнее почва, тем лучше её структура.
Вплоть до начала отмирания однолетней культуры образование структуры преобладает над разрушением.
Обнаружено, что послеуборочное лущение стерни (по Вильямсу) заметно увеличивает структурность.
Исследовалась почва под однолетними бобовыми (горох и чина*). Первый анализ – в июне. Лущение стерни в начале сентября. Второй анализ – в конце октября. Лущение увеличило структурность на 10-16% в сравнении с июнем, тогда как без лущения структурность уменьшилась на 5-32% (чем глубже, тем потеря структурности выше). Вывод: лущение стерни сразу после уборки необходимо.Оно не только сохраняет влагу и заделывает на оптимальную глубину семена сорняков, чем провоцирует их всходы, но и увеличивает структурность, активизируя биологические процессы в почве.
Летнее увеличение, а затем снижение структурности обнаружено под многими культурами: клевер первого и второго года, эспарцет обоих годов, лядвенец рогатый и тимофеевка. Значит, нельзя говорить, что однолетние культуры только разрушают структуру, а многолетние её создают! Процесс создания структуры можно направлять в нужную сторону соответствующей обработкой почвы.
Считалось, что структурные агрегаты* (прочные комочки крупнее 0,25 мм) создаются при анаэробном разложении органики (Вильямс). Исследования показали: и аэробное, и анаэробное разложение происходят одновременно, везде, где располагаются корни растений. В целом под пшеницей за сезон структурность почвы повышается.
ОРГАНИЧЕСКИЕ ОСТАТКИ
Не подтвердилось в Зауралье утверждение Вильямса о том, что корневые остатки однолетних растений полностью разлагаются в почве за две декады.
Оказалось, что пшеница, посеянная по пару, даёт столько же или больше неразложившихся остатков, сколько и двухлетний клевер (6,7-7,2 г/кг почвы). Обнаружено также, что и однолетние бобовые (чечевица) оставляют в почве не меньше органики, чем многолетние (клевер): после чечевицы – 6,2 г, после клевера – 5,5 г/кг почвы. Особенно эта разница велика в поверхностном слое. На время анализа после уборки прошло не две декады, а больше двух месяцев.
Вывод: однолетние растения могут пополнять запас перегноя в почве не хуже, а в некоторых случаях (конкретно в Зауралье) даже лучше, чем многолетние.
Было изучено и распределение остатков корней в зависимости от обработки почвы. Показано, что лущение и дискование оставляют половину остатков в верхних 10 см, и ещё треть – в слое 10-20 см.
Вспашка с отвалами и предплужниками оставляет в верхнем слое четверть остатков, а основную массу зарывает на глубину 20-25 см. При этом вспашка уменьшает общее количество остатков на момент посева.
РАБОТА КОРНЕЙ В РЕЖИМЕ ЛУЩЕНИЯ
Сначала опасались, что рыхлый верхний слой может сильно пересыхать без дождей. Но оказалось, что и бобовые, и злаки с неглубокой корневой системой на лущённой стерне совершенно не страдают и дают хороший урожай.
Мальцев объясняет это так же, как Овсинский и Фолкнер. Большая часть корней после лущения располагается в верхнем слое, но специальные, «водяные» корни, используя каналы прошлых корней, погружаются вглубь – в подпочву. Под рыхлым верхним слоем остаётся плотная почва, способная летом капиллярно поднимать влагу к рыхлому слою. Тут вода обогащается пищей. Густая сеть поверхностных корней тут же перехватывает её и активно использует. Очевидно, именно так работают корни трав в естественных условиях.
Рыхлый верхний слой служит и мульчой, сохраняющей влагу. «Небольшие осадки, которые во время засухи смачивают землю на глубину не более 3-5 см, при поверхностном расположении основной массы корней удивительно быстро оказывают заметное воздействие на улучшение посевов, чего при глубоком расположении корней почти не бывает. Таким образом, посевы с неглубоким расположением корневой системы лучше используют небольшие осадки».
Высказывалось опасение: а не увеличит ли ежегодное лущение распыление поверхности почвы? Установлено, что многочисленные корни и стерня прекрасно защищают почву от распыления.
НАКОПЛЕНИЕ ВЛАГИ
Установлено, что глубокий пар* (паровое поле, взрыхленное безотвальным плугом на глубину до 35 см) накапливает за зиму в полтора раза больше влаги в слое 0-70 см, чем обычный пар. Так, на конец апреля влажность глубокого пара в слое 10-20 см составила 45%, а обычного – 38%.
В посевах по глубокому пару влажность почвы всё лето была почти одинаковой, как на зяби* (осенняя, или зяблевая вспашка), так и на лущении. Пшеница, посеянная по лущёной стерне чечевицы на поле, не паханном 3 года, в течение всего лета имела достаточно влаги и дала в засушливом 1953 году нормальный урожай. Это показывает, что плотная внизу и рыхлая на поверхности (лущеная) почва способна накапливать и сохранять влагу не хуже, чем глубоко вспаханная.
АЗОТНОЕ ПИТАНИЕ
Анализы показали, что под посевами по лущеной стерне образуется в целом не меньше нитратов, чем под пшеницей по зяби. На момент посева на зяби нитратов больше примерно на треть, но к началу июня показатели сравниваются, и до конца лета лущеная стерня создаёт на четверть больше нитратов по всем слоям почвы.
Весеняя обработка почвы влияет на динамику нитратов ещё больше. Сравнивались лущеная стерня чечевицы, дискованный пласт клевера и вспаханный пласт клевера. Оказалось, что с момента посева (начало мая) до начала июля во всех слоях почвы до 40 см лущеная стерня чечевицы содержала примерно вдвое больше нитратов, чем дискованный пласт, и втрое, а часто и вчетверо больше, чем вспаханный пласт. Во второй половине лета эта разница уменьшилась: лущеная стерня давала в полтора раза больше нитратов, чем дискованный и вспаханный пласты.
Установлено также, что однолетние бобовые в качестве предшественника дают на 8-20% больше нитратного азота, чем многолетние (клевер).
Выводы: в условиях Зауралья однолетние бобовые обогащают почву не хуже, а иногда и лучше, чем многолетние; дискование и лущение создают лучшие почвенные условия для развития злаков, чем пахота с оборотом пласта.
РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТОВ
ДРУГИХ НАУЧНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ СТРАНЫ
Весной 1953 г. Президиум АН СССР поручил бригаде учёных Почвенного института, НИИ физиологии растений и НИИ микробиологии АН СССР изучить и обосновать результаты Шадринской опытной станции и новой системы земледелия. Вот выводы учёных, доложенные осенью 1954 года.
1. Масса и объём корневой системы пшеницы по системе Мальцева значительно больше обычной.
2. Водный и пищевой режимы при агротехнике Мальцева складываются более благоприятно, чем при обычной системе.
3. Глубокое рыхление значительно усиливает активность почвы, увеличивает накопление влаги и питания, размножение микрофлоры, улучшает физические свойства. Глубокие пары с соответствующим дискованием лучше очищаются от сорняков. Урожай пшеницы на глубоком пару самый большой. Микрофлора, в том числе азотофиксаторы и нитрификаторы, усиленно размножается до глубины 50 см. Положительное действие глубокого рыхления сохраняется 2-3 года.
4. В засушливый год однолетние злаки значительно лучше накапливают питательные вещества, чем клевер. Однолетние бобовые создают большую массу органики.
5. Расход влаги при безотвальной системе более экономен, а накопление более интенсивное. Следует рекомендовать систему Мальцева для полузасушливых зон и изучить в других зонах.
6. Из доклада директора НИИ физиологии растений Н.А. Генкеля: «…Среда, в которой находятся растения, совершенно меняется при обработке почвы по методу Мальцева. …Все изменения создают условия для хорошего роста и развития растений.
…При новом способе обработки почвы, особенно в последующие годы после глубокого рыхления, меняется распределение корневой системы. При дальнейшей обработки дискованием корневая система становится более поверхностной,то есть примерно 70% корней находятся в верхнем горизонте почвы, на глубине до 10 см. Это крупный сдвиг.
…Часть корней всегда покрыта пробкой, через которую не поглощаются вода и питательные вещества. …Надо отметить, что в системе Мальцева активная поглощающая поверхность корней в полтора раза больше, чем при обычной обработке. То есть корни могут быстрее и интенсивнее поглощать воду и питание (как и дернина ковыля и других степных трав).
…Не только по массе, но и по объёму корневая система в верхнем горизонте значительно больше, что важно для усвоения питания из верхнего, наиболее плодородного слоя почвы.В то же время часть корневой системы углубляется и может снабжать растение водой из более глубоких слоёв почвы.
…Водный режим при новой системе более благоприятен, несмотря на то, что растения здесь менее экономично расходуют воду. Интенсивность водообмена здесь несколько выше. Неверно, что засухоустойчивые растения всегда тратят меньше воды. Растения с более высоким водообменом наиболее жизнеспособны, что способствует созданию более высокого урожая. …Водный дефицит растений, несмотря на повышенную транспирацию* (испарение воды листьями), при новой системе обработки меньше.
…Но что особенно важно, такие свойства протоплазмы, как вязкость и эластичность, повышаются. Согласно данным НИИ ФР, это обусловливает большую жароустойчивость растений. Так, температура свёртывания белков у пшеницы (в системе Мальцева) на 2-3 градуса выше. Повышенная эластичность протоплазмы позволяет растениям лучше переносить обезвоживание. Это установлено нами опытами, проведёнными в этом году.
Таким образом, засухоустойчивость пшеницы Мальцева выше. Особенно она повышается при дисковании в последующие годы. Причиной этого является улучшенное питание растений. Наряду с большим использованием азота, фосфора и калия, поглощается в большем количестве и кальций, изменяющий коллоидно-химические свойства протоплазмы».
7. По данным Сибирского НИИ СХ, разрушение структуры почвы в системе Мальцева происходит менее интенсивно.
8. Запасы влаги в метровом слое почвы при лущении всегда равны или больше, чем при вспашке.
9. Глубокий безотвальный пар – лидер по количеству азота весной (185 кг/га). Лущение весной даёт мало азота, но лишь немного уступает зяби (35 и 57 кг/га соответственно). Кроме того, этот дефицит наблюдается только весной (видимо, из-за пониженной температуры почвы и поглощения части азота микробами, разлагающими клетчатку растительных остатков).
10. Н.Ф. Бугаев, директор Курганского СХИ сообщил: чётко установлено резкое повышение урожая при глубокой безотвальной пахоте. При этом запасы влаги в мальцевском (глубоком) пару вдвое выше, чем в обычном. Значительно лучше и очистка полей от сорняков.
11. Несмотря на то, что затраты на обработку мальцевского пара несколько выше, себестоимость зерна оказывается ниже за счёт повышения урожая. Если же учесть, что в последующие два года участок не пашется, а только обрабатывается поверхностно, то себестоимость зерна ещё снизится.
12. Н.И. Макеев, директор Курганской опытной станции, сообщил: если в нормальные годы влажность лущенной и паханной почвы одинакова, то в сухие годы в почве, обработанной лущильником, влаги больше. При этом после лущильника всходы дружнее, созревание раньше, а микробиологическая деятельность гораздо выше.