CC BY
189
УДК 631.582:631.51
СЕВООБОРОТ КАК БИОЛОГИЧЕСКИЙ ПРИЕМ СОХРАНЕНИЯ ПОЧВЕННОГО ПЛОДОРОДИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ ПАШНИ
Л.М. КОЗЛОВА, доктор сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией
Т.С. МАКАРОВА, младший научный сотрудник Ф.А. ПОПОВ, младший научный сотрудник
А.В. ДЕНИСОВА, младший научный сотрудник НИИСХ Северо-Востока им. Н.В. Рудницкого E-mail: niish-sv@mail.ru
Резюме. Приведены результаты сравнительного изучения продуктивности зернотравяных севооборотов с различными видами паров в условиях европейского северо-востока Российской Федерации, а также их влияния на плодородие почвы на фоне невысоких доз минеральных удобрений (Ы45Р45К45). Установлено, что замена чистого пара занятым и сидеральным обеспечивает повышение продуктивности севооборотов в среднем на 6,4...10,8 %. Соблюдение научно обоснованной структуры посевных площадей в сочетании с внесением Ы45Р45К45, а в варианте с чистым паром - навоза, позволяет сохранять и улучшать основные показатели плодородия почвы вне зависимости от типа севооборота. Благодаря возделыванию сидеральных культур, многолетних бобовых трав, запашке их отавы содержание гумуса в почве (без внесения органических удобрений) повышается на 0,88.1,26 т/га. Ключевые слова: севообороты зернотравяные, пары чистые, занятые, сидеральные, клевер, многокомпонентные смеси зерновых, бобовых, крестоцветных культур, продуктивность, переваримый протеин, плодородие почвы, баланс гумуса, экономическая и энергетическая эффективность.
Севооборот был и остается главным элементом современных адаптивно-ландшафтных систем земледелия, с которого нужно начинать организацию всей работы сельскохозяйственных предприятий. Действие его усиливается при внесение органических удобрений, сидерации, увеличении доли бобовых культур и др.
Учитывая особую роль чередования культур в биологическом земледелии, первоочередное место при обосновании структуры севооборота отводится выбору видов, наиболее соответствующих почвенно-климатическим условиям [1]. При этом путем правильного подбора культур и схем их чередования необходимо усилить не только продукционную, но и средообразующую (противоэро-зионную, почвоулучшающую, фитосанитарную), а также ресурсоэнергосберегающую функции севооборота [2].
Учитывая сокращение норм вносимых удобрений, снижение урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности пашни в хозяйствах северовосточного региона, мы разработали систему севооборотов с использованием бобовых культур и их смесей.
Цель наших исследований - повышение продуктивности пашни и сохранение почвенного плодородия путем введения в севообороты бобовых и крестоцветных сидеральных культур, запашки навоза, растительных остатков и отавы многолетних трав при невысоких дозах минеральных удобрений.
Условия, материалы и методы. Исследования проводили в опытном поле НИИСХ Северо-Востока.
Почва опытного участка дерново-подзолистая легкосуглинистая. Пахотный слой характеризуется следующими агрохимическими показателями: рНсол 4,59, сумма поглощенных оснований 12,3 мг-экв., гидролитическая кислотность 6,05 мг.-экв./100 г почвы, степень насыщенности основаниями 67,4 %, содержание Р2О5
- 202,5 мг, К2О - 138,3 мг/кг почвы, гумуса - 1,74 %. В полевых восьмипольных севооборотах возделывали следующие культуры: озимая рожь Фаленская 4, ячмень Абава, яровая пшеница Приокская, овес Сельма, пелюшка Надежда, клевер луговой Кировский 159, вика Льговская 28. Севообороты насыщали (до 37,5.. .50,0 %) такими бобовыми культурами, как одно- и двухгодичный клевер и его смеси со злаковыми травами; смеси зернобобовых и яровых зерновых культур, а также си-деральные культуры (донник желтый, клевер луговой, горчица + пелюшка + овес). Севообороты развернуты в пространстве и во времени, контроль - севооборот с чистым паром. Минеральные удобрения (Ы45Р45К45) вносили под все культуры кроме клеверов, в контроле в чистом пару дополнительно применяли 40 т/га органических удобрений. Повторность опыта четырехкратная. Площадь делянок 3,5 х 22 = 77 м2, учетная площадь 77 м2, общее число делянок - 192. Методики исследований, общепринятые в земледелии (Опытное дело в полеводстве, 1982). Полученные данные в одинаковых единицах обрабатывали методом дисперсионного анализа (по
В.А. Доспехову, 1985 г.) с применением программы «ДОРОБ 207».
Для определения экономической эффективности пользовались «Методическими указаниями» [3], энергетической эффективности - «Методическим пособием.» [4].
Исследования проводили в следующих севооборотах:
I (контроль) - пар чистый - озимая рожь - ячмень с подсевом клевера и тимофеевки - клевер + тимофеевка 1 г.п. - клевер + тимофеевка 2 г.п. - пшеница - зер-носмесь на зернофураж - овёс;
II - пар сидеральный (донник) - озимая рожь - ячмень с подсевом клевера и тимофеевки - клевер + тимофеевка 1 г.п. - клевер + тимофеевка 2 г.п. - пшеница - зерносмесь на зерносенаж - овёс с подсевом донника;
III - пар занятый (горчица + пелюшка + овес) - озимая рожь - ячмень - зерносмесь на зернофураж с подсевом клевера - клевер 1 г.п. - клевер 2 г.п. - пшеница - овес;
IV - пар сидеральный (горчица + пелюшка + овес) -озимая рожь - ячмень - зерносмесь на зерносенаж с подсевом клевера - клевер 1 г.п. - клевер 2 г.п. - пшеница - овес;
V - пар занятый (клевер) - озимая рожь - зерносмесь на зернофураж - ячмень с подсевом клевера - пар занятый (клевер) - озимая рожь - пшеница - овес с подсевом клевера;
VI - пар сидеральный (клевер) - озимая рожь - зерносмесь на зерносенаж - ячмень с подсевом клевера - пар сидеральный (клевер) - озимая рожь - пшеница - овес с подсевом клевера.
— Достижения науки и техники АПК, №01-2011
Результаты и обсуждение. Продуктивность изученных севооборотов с занятыми и сидеральными парами повышалась на 6,4.10,8 % (в среднем за 8 лет), по сравнению с севооборотом с чистым паром органическими удобрениями (табл. 1). В отдельные годы разница достигала 16,0.23,7 %.
Таблица 1. Оценка продуктивности севооборотов (среднее за 2002-2009 гг.)
Севооборот Урожайность зерновых, т/га Продуктивность, тыс. корм. ед. /га Перевари-мый протеин, ц/га
I - с чистым паром 3,48 4,91 3,70
II - с сидеральным паром (донник) 3,61 5,30 4,66
III - с занятым паром (однолетние травы) 3,54 5,44 4,49
IV - с сидеральным паром (однолетние травы) 3,67 5,27 4,78
V - с занятым паром (2 поля клевера) 3,34 5,43 4,53
VI - с сидеральным паром (2 поля клевера) 3,51 5,22 4,88
Продуктивность севооборотов также зависела от чередования культур. Чем лучше размещены требовательные к плодородию почвы культуры, тем выше их урожайность, тем эффективнее используется пашня. Причина снижения урожайности озимой ржи при размещении по сидеральным парам в отдельные годы, когда количество осадков за вегетационный период не превышало 68.78 % от нормы, на наш взгляд, в слабой минерализации органического вещества сиде-ральной культуры.
Наиболее продуктивными были севообороты с занятыми парами (выше, чем в контроле, на 10,6 и 10,8 %). Причем выход кормовых единиц увеличивали не только паровые поля (0,57.0,59 корм. ед.), но и зер-носмесь (вика+пшеница+ячмень), убираемая на фураж, продуктивность которой составляла 1,0.1,29 т корм. ед./га. При ее уборке на зерносенаж величина этого показателя уменьшилась до 0,52.0,59 т корм.ед./га, что привело к снижению продуктивности севооборотов с сидеральным паром, где зерносмесь выращивали на эти цели, по сравнению с вариантами с занятым паром.
Важный критерий эффективности структуры посевных площадей в хозяйствах животноводческого направления - сбор высококачественных кормов, богатых протеином и основными элементами питания. При размещении не кормовых культур после хороших, а кормовых и зернофуражных - после лучших предшественников сбор кормовых единиц и протеина увеличивается на 4,5.30,0 % при заметном снижении себестоимости.
Главное условие при формировании севооборота -обеспечение положительного баланса гумуса. Изменяя структуру посевных площадей можно регулировать поступление органического вещества в почву.
Исследования, проведенные в стационарном опыте, показали, что наибольшее количество корней и стерни оставляет клевер 2 г. п. и смесь клевера с тимофеевкой. Сидеральные клеверные пары обеспечивали приход до 12,7.17,0 т/га корней, стерни и наземной массы. Донник в местных условиях оставлял в среднем 3,93 т/га корнестерневых остатков, вместе с
Таблица 2. Экономическая и энергетическая оценка эффективности возделывания культур в севооборотах (среднее за 2002-2009 гг.)
наземной массой в почву запахивали 10,43 т/га сухого вещества. С горчицей в занятых и сидеральных парах поступало до 1,0 т/га корней и стерни, посев этой культуры в смеси с пелюшкой и овсом увеличивал поступление органического вещества вместе с наземной массой до 9,84 т/га.
В среднем за ротацию в севооборотах с занятыми парами в почву поступало на 10,9.16,0 % больше органического вещества, чем при наличии в структуре посевных площадей чистого пара, а с сидеральными - на 11,6...20,0 %. По количеству азота, поступающего в почву с растительными остатками, эти севообороты превосходили контрольный на 19,6.33,1 %, фосфора - на 28,3.38,4 %, калия - на 11,1.25,3 %.
Расчеты показывают, что потери гумуса в среднем по севооборотам составляют 0,72.1,00 т/га, при наибольшей величине этого показателя в контроле. Однако растительные остатки и навоз компенсируют их, создавая приход гумуса в севообороте с чистым паром на уровне 1,12 т/га. При наличии в структуре посевных площадей занятых паров благодаря корнестерневым остаткам и запашке отавы многолетних трав отмечается накопление гумуса до 0,88.0,90 т/га, а в случае замены занятых паров сидеральными его поступление увеличивается до 1,15.1,26 т/га.
В контроле с внесением 40 т/га навоза и в вариантах с сидеральными культурами (донник, смесь горчица + пелюшка + овес) установленно практически равноценное увеличение содержания гумуса в почве. Из 40 т навоза образуется 2,4 т гумуса, а изученные в опыте сидеральные культуры при хорошей агротехнике формируют урожай зеленой массы 17,5.28,8 т/га, из которой можно получить 1,71.3,33 т/га гумуса. Клевер в чистом виде и с подсевом тимофеевки при запашке в сентябре растительных остатков и отросшей отавы образует 1,66.1,86 т/га гумуса, что равноценно 30 т/га навоза. Под многолетними травами происходит наименьшая минерализация (в 2-6 раз ниже, по сравнению с другими культурами) и при урожайности 6,0...9,0 т/га сухого вещества за счет растительных остатков достигается бездефицитный баланс гумуса.
Внесение под все культуры (кроме клеверов) минеральных удобрений Ы45Р45К45 и в севообороте с чистым паром 40 т/га навоза обеспечивает сохранение основных агрохимических показателей плодородия почвы. При этом по количеству подвижного фосфора почва в севооборотах с сидеральными парами переходит из группы с повышенным содержанием в группу с высоким (151.160 мг/кг). Концентрация обменного калия остается в пределах исходной группы (повышенное) - 127.156 мг/кг почвы. Кислотность в основ-
Севооборот Стоимость продукции, тыс. руб./га Производственные затраты, тыс. руб./га Условный чистый доход, тыс. руб./га Рента- бель- ность, % Затраты энергии, ГДж/т Коэффициент энергетической эффективности
I - с чистым паром 15,2 8,1 7,1 86,8 3,20 4,96
II - с сидеральным паром (донник) 16,0 7,7 8,3 107,3 2,77 6,03
III - с занятым паром (однолетние травы) 16,0 8,3 7,7 93,2 3,12 5,13
IV - с сидеральным паром (однолетние травы) 15,6 8,0 7,6 94,5 3,15 5,26
V - с занятыми парами (2 поля клевера) 16,8 8,6 8,2 96,0 3,09 5,15
VI - с сидеральными парами (2 поля клевера 16,5 7,8 8,7 111,4 3,04 5,52
ном находится на уровне начала ротации, только в севооборотах, где высевали смесь горчица + пелюшка + овес, а также с чистым паром отмечено достоверное её снижение.
Применение сидеральных или занятых паров, атакже насыщение структуры посевных площадей зернобобовыми культурами способствует получению большей стоимости продукции с 1 га (табл. 2). Так, в варианте с 2-мя полями занятого или сидерального клеверного пара (V и VI) она составила 16,5.16,8 тыс. руб./га, что на 8,8.10,6 % выше, чем в контроле (I).
Наименьшие производственные затраты отмечены в севооборотах с сидеральными парами (донник и два поля клевера). На возделывание сидеральных культур тратится гораздо меньше средств, чем на обработку чистого пара в контроле или на получение продукции в занятых парах. Выращивание зерносмеси на зерно-сенаж также снижает затраты, по сравнению с использованием её на зернофураж, но стоимость продукции возрастает здесь обратно пропорционально.
Условный чистый доход в севообороте с двумя клеверными парами (VI) повышается относительно контроля (8,7 тыс. руб./га) на 23,4 %. В варианте с сидераль-ным донниковым паром (II) величина этого показателя возрастает на 17,3 %, а в остальных - на 8,0.16,6 %.
Применение сидеральных или занятых паров способствует повышению рентабельности севооборотов. Наиболее рентабельно производство в варианте с двумя сидеральными клеверными парами - 111,4 %, а также с сидеральным донниковым паром - 107,3 %, тогда как в контроле величина этого показателя составляет 86,8 %.
Наименьшие затраты энергии на производство 1т продукции отмечены в севообороте с донниковым паром (II) - 2,77 ГДж (84,5 % от севооборота с чистым паром). В остальных вариантах величина этого показателя варьировала в пределах 3,04...3,15 ГДж/т (95,0...98,4 % от севооборота с чистым паром).
В среднем по севооборотам самый высокий коэффициент энергетической эффективности зафиксирован в варианте с сидеральным донниковым паром -6,03, тогда как в контроле он был равен 4,96, а в остальных севооборотах находился в пределах 5,13.5,52.
Выводы. Исследования, проведенные в длительном стационарном опыте, показали, что продуктивность севооборотов повышается при замене чистого пара занятыми и сидеральными в среднем на 6,4.10,8%. В занятых и сидеральных парах рекомендуется возделывать однолетние и многолетние бобовые травы (донник, клевер, смесь горчица+пелюшка+овес), но наиболее рентабельны (107,3.111,4 %) в условиях северо-востока Российской Федерации сидеральные пары, занятые клеверами и донником. Соблюдение научно обоснованного севооборота позволяет сохранять и улучшать основные показатели почвенного плодородия на фоне невысоких доз минеральных удобрений (Ы45Р45К45). При этом содержание подвижного фосфора в пахотном слое почвы повышается, а обменного калия и кислотность почвы стабилизируются.
Благодаря возделыванию в севооборотах сидеральных культур, многолетних бобовых трав, запашке их отавы содержание гумуса в почве повышается на 0,88.1,26 т/га.
Литература.
1. Система ведения агропромышленного производства Кировской области на период до 2005 г. - Киров, 2000. - 367 с.
2. Основы систем земледелия Ставрополья: Учебное пособие /Под. общ. ред. В.М. Пенчукова, Г.Р. Дорожко. - Ставрополь: Изд-во СтГАУ «АГРУС». - 2005. - 464 с.
3. Методические указания по расчету экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских работ для условий Северо-Востока европейской части РФ. - Киров, 2008. - 66 с.
4. Методическое пособие по определению энергозатрат при производстве продовольственных ресурсов и кормов для условий Северо-Востока европейской части РФ. - Киров, 1997. - 62 с.
CROP POTATION AS BIOLOGICAL METHOD OF PRESERVATION OF SOIL FERTILITY AND OF INCREASING OF EFFICIENCY OF ARABLE LAND L.M. Kozlova, T.S. Makarova, F.A. Popov, A.V. Denisova
Summary. The results of comparative study of efficiency of grass-grain crop rotations with various kinds of fallow are given; the influence of biological methods of soil fertility reproduction on humus balance and basic agrochemical parameters of soil fertility is considered; the economic and power estimation of efficiency of crop rotations is given. The preservations of soil fertility and increase of efficiency of arable land can be achieved at the expense of basic elements of adaptive-landscape agriculture - i.e. by scientifically proved crop rotations.
Key words: grass-grain crop rotation, pure fallow, engaged fallow, green-manure fallow, one-year and biennial clover multi-component mixes of cereal, legumes, and crucifers, efficiency, digestible protein, soil fertility, humus balance, economic and power efficiency.
Є
ВНИМАНИЮ СОИСКАТЕЛЕЙ УЧЕНЫХ СТЕПЕНЕЙ И ДРУГИХ ЗАИНТЕРЕСОВАННЫХ ЛИЦ!
Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК» издает монографии и другую книжную продукцию с редактированием и всеми выходными данными.
Цены договорные.
Заявки отправлять по адресу: 101000, г. Москва, Моспочтамт, а/я 166.
Тел.: (495) 557-13-01, (916) 241-63-43. E-mail: agroapk@mail.ru
