Влияние уплотнения почвы на урожай растений и его качество

В полевых условиях растения редко сталкиваются с однородным уплотнением. В частности, при наличии подплужной подошвы, ограничивающей рост корней в глубину, часто увеличивается количество корней в верхних слоях почвы. Это обусловливает меньшее проникновение корней в более глубокие слои почвы, сохраняя их таким образом в поверхностных слоях и увеличивая образование боковых корней. Компенсаторный рост (увеличение количества боковых корней) наблюдается у растений, корни которых сталкиваются с горизонтально, но не с вертикально уплотненными слоями. При образовании трещин в почве из-за засухи корни скапливаются в них. Это ведет к снижению однородности освоения корнями почвы в уплотненном слое. Подобные эффекты означают, что отдельные корни в уплотненной почве могут адаптироваться к высоким значениям уплотнения.

На обрабатываемых землях отмечено повторное проникновение корней в корневые каналы, оставшиеся от предшествующей культуры, благодаря чему корни идут по пути наименьшего сопротивления. Так, в одном из опытов корни кукурузы, выращенной после люцерны, занимали около 40% оставшихся после нее макропор. При бессменном выращивании кукурузы этот показатель составил около 18%.

Глубина проникновения корней пшеницы увеличивалась при разрушении подплужной подошвы двойной обработкой, что однако приводило (при отсутствии лимитирования воды) лишь к незначительному (около 1%) повышению урожайности зерна. В относительно засушливые годы двойная обработка (вспашка) обеспечивала прибавку урожая до 20%, а на песчаных почвах — до 60%.

Увеличение глубины обработки с 15 до 40 см на орошаемых рисовых чеках способствовало проникновению корней в глубину, росту доступности N, а также повышению урожайности зерна почти на 17%. На неорошаемых рисовых чеках разрушение неглубокого (10 см) подпахотного уплотненного слоя с помощью глубокой обработки увеличивало проникновение корней на глубину ниже 10 см и повышало урожайность зерна в целом на 15%.

Несмотря на отрицательные эффекты сильного уплотнения, не следует забывать, что почвы могут быть как очень плотными, так и очень рыхлыми. При выращивании риса без орошения на крупнофракционной почве преднамеренное уплотнение горизонта В может оказывать влияние на скорость просачивания воды и соответственно продолжительность подтопления поверхности почвы. На протяжении двух вегетаций при выращивании на суглинке уплотнение горизонта В увеличило урожайность зерна почти на 70%. На грядах обязательное уплотнение в результате обработок снижает испарение воды из верхних слоев почвы, а также ведет к лучшему прорастанию семян и появлению равномерных всходов.

Уплотнение почвы приводило к снижению полевой всхожести ячменя и сои, причем различия в густоте посевов сохранялись в течение всей вегетации. Так, густота посевов при уборке составила в варианте без уплотнения 63 (соя) и 338 (ячмень) растений на 1 м2. В варианте с 5-кратным уплотнением колесами трактора Т-150К густота посевов была на 26% меньше.

С увеличением уплотняющего воздействия тракторов изменялась и структура урожая: общая кустистость ячменя увеличивалась, а продуктивная снижалась; уменьшались длина колоса, число зерен в нем, масса 1000 семян и Kхоз.

Пропашные культуры особенно чувствительны к уплотнению, и снижение их урожая может достигать при неблагоприятных условиях более 50%. Уплотнение почвы, в частности, оказывает влияние как на урожайность, так и на структуру урожая картофеля. По следу колеса получено 25% крупных и 75% средних по количеству клубней, по массе 46 и 44% соответственно. В рядках без прохождения колеса крупные клубни составили 40% и средние 60% по количеству, а по массе 25 и 75%. Урожайность картофеля в междурядьях при прохождении колеса уменьшилась на 52%.

По данным полевой опытной станции в Лилестаде (Нидерланды), при давлении на ось 15, 10 и 4 т в колее на легкой почве урожайность кукурузы на силос уменьшилась соответственно на 38, 15 и 4%. На опытной станции в Кизе (Дания) при уплотнении почвы урожайность ячменя, кормовой свеклы и моркови была ниже на 18, 16 и 24% на фоне достаточных доз минеральных и органических удобрений. При повышении плотности почвы с 1,1 до 1,7 г/см3 на опытной станции в Румынии урожайность зерна кукурузы снижалась до 25 ц/га.

Действие даже однократного переуплотнения может распространяться не только на пахотный, но и подпахотный слои и долго проявляться в зонах с суровой зимой, климатические условия которых способствуют саморазуплотнению почвы в результате действия многократных циклов замерзания — оттаивания.

Так, на глинистых почвах Швеции при однократном уплотнении тракторов с нагрузкой 10 т на ось неблагоприятное влияние на урожайность полевых культур сказывалось в течение 11 лет, в том числе сильно — 7 лет (на 7-й год недобор урожая овса составил 11-15%).

При однократном уплотнении трактором с давлением на ось

16 т в Финляндии наблюдалось уплотнение на глубину 40—50 см. В течение последующих 8 лет неблагоприятное влияние уплотнения на урожай постепенно ослабевало. В первые годы недобор урожая сельскохозяйственных культур (яровых ячменя, овса, пшеницы, рапса и многолетних трав) составлял 6—7%, а вынос азота и других элементов минерального питания в среднем уменьшался на 9%.

При уплотнении только в колеях трактора также наблюдается недобор урожая в расчете на всю площадь поля. Исследования, проведенные в Польше по возможности компенсации недобора урожая озимой пшеницы в колеях трактора за счет прилегающих к колее рядков, показали, что урожай двух прилегающих рядков выше (за счет увеличения числа колосьев в рядках и числа зерен в колосе). Однако этого оказывалось недостаточно для компенсации недобора урожая зерна в колеях.

В модельных стационарных опытах MCXA имени К.А. Тимирязева снижение урожая озимой пшеницы и картофеля от систематического переуплотнения подпахотных слоев носила кумулятивный характер. Существенное снижение урожайности этих культур наступало после 4—6 проходов тракторов T-150 и Т-150К в течение 3—4 лет и после 4 проходов трактора К-700 в сумме за 2 года. Недобор урожая озимой пшеницы и картофеля на уплотненных делянках возрастал из года в год.

В среднем по всем маркам тракторов (МТЗ-80, T-150, Т-150К и К-700) потери урожая только от переуплотнения подпахотного слоя составили от 2,2—4% при 2—4-кратном суммарном уплотнении до 14,7—16,6% при 16—18-кратном в сумме за 6—8 лет укатывания дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы тракторами.

Обобщение 30 модельных опытов (со сплошным уплотнением почвы движителями) показало, что при однократном уплотнении урожайность полевых культур снижается на 9—17%, при 2—3-кратном — на 13—28% и при 4—5-кратном — на 19—35%.

Урожайность корнеплодов сахарной свеклы, как и ее сахаристость, по мере повышения плотности черноземной почвы снижается, причем больше в засушливые годы. Особенно четко это проявляется по сахаристости корнеплодов при максимальной плотности почвы (рис. 8.20).

Что касается картофеля, то содержание сырого протеина в клубнях при выращивании на подзолистых почвах достигало наибольшего значения (8%) при 5 проходах агрегатов (средняя плотность) и оказалась ниже при двух проходах (минимальная плотность) и восьми проходах (максимальная плотность).

Несколько иная ситуация складывается при выращивании подсолнечника на среднесуглинистом черноземе в Румынии. Масличность семянок повышается в среднем на 1% (с 47,5% в контроле до 48,5% при действии уплотнения), но на фоне более резкого снижения урожайности при повышении плотности почвы валовый сбор масла с 1 га снижается почти на 10%.