CC BY
92
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗЕМЛИ И СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
&-
УДК 631.58:631.46:581.5
Биологизация технологии возделывания яровой пшеницы и производство экологически безопасного зерна
О.А. ОЛЕНИН, аспирант (е-таМ:171003@гатЫег.ш)
Вятская государственная сельскохозяйственная академия, Октябрьский проспект, 133, Киров, 610017, Российская Федерация
Цель исследований - изучить влияние биологизации технологии возделывания яровой пшеницы на ее урожайность, биоэнергетическую эффективность и экологическую безопасность зерна. Эксперименты проводили в 1991-1996гг. на опытном поле Самарской ГСХА. Стационарный многофакторный опыт располагался в южной лесостепи Заволжья. Почва - чернозем обыкновенный среднемощный тяжелосуглинистый (содержание гумуса 7,9%, азота легкогидролизуемого 85-115 мг/кг, фосфора подвижного 145-155 мг/кг, калия обменного 155-190 мг/кг, рН солевой вытяжки - 6,8). Изучали основные элементы биологизации технологии возделывания: введение в зернопаровое звено севооборота занятого и сидерального пара, сокращение доз и полный отказ от минеральных удобрений и минимализация основной обработки почвы. Исследовали урожайность яровой пшеницы (по методике Госсорто-сети), биоэнергетическую эффективность технологии возделывания (на основе технологических карт), экологическую безопасность зерна яровой пшеницы (методом биотестирования с использованием семян тест-объекта). Выявлено, что урожайность яровой пшеницы при биологизации ее технологии снижается на 16,7-42,9%, однако совокупные энергозатраты сокращались в среднем в 1,55-2,42 раза, в том числе невозобновляемые энергозатраты - в 1,87-4,25 раз. В результате коэффициент энергетической эффективности при биологизации повышался в 1,49-2,19 раза. Установлено, что только биологическая технология возделывания (то есть без (О применения ксенобиотиков, с заделкой 01 соломы, занятым или сидеральным паром сч в звене севооборота) достоверно снижает ^ суммарную токсичность зерна культуры до 2 экологически безопасного уровня. Биоло-^ гизация технологии уменьшает содержа-=« ние клейковины в зерне (на 7,0-7,2%), но ц качество клейковины не ухудшается. [й Ключевые слова: биологизация тех-5 нологии возделывания, урожайность, фи-$ тотоксичность почвы, биоэнергетическая
эффективность, суммарная токсичность, биоиндикация, экологическая безопасность зерна.
Для цитирования: Оленин О.А. Биологизация технологии возделывания яровой пшеницы и производство экологически безопасного зерна // Земледелие. 2016. № 2. С. 8-13.
По информации Союза Органического Земледелия РФ, экологически чистые продукты - это продукты, которые произведены без генетически модифицированных организмов, различных агроядохимикатов, гормонов роста, антибиотиков, пищевых добавок, то есть полностью натуральные. К 2020 г оборот экологических сельских продуктов в РФ будет достигать 600700 млрд руб. ежегодно, из них на внутреннем рынке - 300 млрд руб., на экспорт - 300-400 млрд. Например, за последние 15 лет рост производства экологической продукции в США и ЕС уже не успевает за ростом спроса, а они потребляют 90% от мирового рынка экопродуктов. И Союз органического земледелия, в частности, имеет значительные заказы от западных брокеров органической продукции. Особенно интересует их зерновая группа, они готовы платить на 30-50% выше средней рыночной цены за экологичность [1].
Производство экологически безопасного зерна достигается био-логизацией систем земледелия или технологий возделывания сельскохозяйственных культур.
Биологизация технологий возделывания культур, то есть имитация естественных процессов природных экосистем, происходит в следующих направлениях: минимализация обработки почвы; насыщение пахотного (обрабатываемого) слоя органическим веществом; постоянный растительный покров на почве (или мульча); сокращение доз или полный отказ от ксенобиотиков, в том числе минеральных удобрений [2-14].
Целью исследований было выявить влияние основных элементов био-
логизации технологии возделывания яровой пшеницы на урожайность культуры, биоэнергетическую эффективность производства и экологическую безопасность зерна.
Исследования проводили в 19911996 гг на опытном поле Самарской ГСХА, расположенном в центральной зоне Самарской области (южная лесостепь Заволжья). Почва опытного участка - чернозем обыкновенный среднемощный тяжелосуглинистый. Агрохимические показатели слоя 0-40 см: содержание гумуса 7,9%; азота легкогидролизуемого 85-115 мг/кг; фосфора подвижного 145-155 мг/кг; калия обменного 155-190 мг/кг; рН солевой вытяжки 6,8. Агрометеорологические условия в годы проведения опытов были характерными для условий лесостепи Заволжья, что позволяет объективно оценивать результаты исследований.
Схема трехфакторного опыта:
Фактор А - севооборот. Первый вариант (контроль): пар чистый, озимая пшеница, просо, яровая пшеница, кукуруза, ячмень. Второй вариант: пар занятый (горох на зеленую массу), озимая пшеница, просо, яровая пшеница, кукуруза, ячмень. Третий вариант: пар сидераль-ный (вико-овсяная смесь на зеленое удобрение), озимая пшеница, просо, яровая пшеница, кукуруза, ячмень.
Фактор В - система удобрений. Первый вариант: органо-минеральная интенсивная система, рассчитанная на получение максимально возможного урожая яровой пшеницы по влагообеспеченности (2,5-3,0 т/га). Во все виды паров вносили навоз по 30 т/га; в севообороте с чистым паром под изучаемую культуру применяли
М140Р7Б; с занятым пар°м - М160р„0к20;
с сидеральным паром - Ы140Р120К15. Второй вариант: органо-минеральная система, рекомендуемая для центральной зоны Самарской области (контроль). Во все виды паров вносили навоз по 30 т/га; под яровую пшеницу во всех севооборотах - Ы45Р50К30. Третий вариант: органическая система, рассчитанная на получение максимально возможного урожая яровой пшеницы по влагообеспеченности (2,5-3,0 т/га). Вносили только навоз, а также заделывали измельченную солому предшественника. В чистом пару применяли 75 т/га навоза; в занятом - 30 т/га и в сидераль-ном - 20 т/га; остатки соломы проса, предшественника яровой пшеницы, составляли, в среднем, 4,07 т/га.
Фактор С - основная обработка почвы. После уборки проса под яро-
1. Урожайность яровой пшеницы в зависимости от систем основной обработки почвы, удобрений и звеньев севооборотов, т/га; 1993-1996 гг.
Вариант основной об- Система удобрений(В) В
работки почвы органо-минеральная органо-минеральная органи- сред-
(С) интенсивная рекомендуемая ческая нем
Звено севооборота с чистым паром (А)
СибИМЭ на 20-22 см 2,10 1,70 1,75 1,85
АКП-2,5 на 10-12 см 2,12 1,67 1,63 1,81
БДТ-3,0 на 6-8 см 2,10 1,73 1,70 1,84
В среднем 2,11 1,70 1,69 1,83
Звено севооборота с занятым паром (А)
СибИМЭ на 20-22 см 2,22 1,78 1,53 1,85
АКП-2,5 на 10-12 см 2,12 1,77 1,35 1,75
БДТ-3,0 на 6-8 см 1,98 1,84 1,69 1,83
В среднем 2,11 1,80 1,52 1,81
Звено севооборота с сидеральным паром (А)
СибИМЭ на 20-22 см 2,14 1,80 1,45 1,80
АКП-2,5 на 10-12 см 2,19 1,61 1,25 1,69
БДТ-3,0 на 6-8 см 2,03 1,90 1,39 1,77
В среднем 2,12 1,77 1,36 1,75
Примечание: НСР
- Fф < F; НСРВ -
ф т' В
0,20 т/га; НСРС - Fф < F
вую пшеницу проводили основную обработку почвы. Первый вариант: послеуборочное лущение жнивья БДТ-3,0 на 6-8 см и через 10-14 дн. рыхление плугом со стойками СибИ-МЭ на 20-22 см (контроль). Второй вариант: послеуборочное лущение жнивья БДТ-3,0 на 6-8 см и через 10-
14 дн. обработка АКП-2,5 на 10-12 см. Третий вариант: двукратная обработка БДТ-3,0 на 6-8 см (послеуборочное лущение жнивья и через 10-14 дн. повторная обработка).
Повторность опыта - трехкратная. Агротехника возделывания и набор сельхозтехники, за исключением
изучаемых вопросов, общепринятые для яровой пшеницы в Заволжье. Возделывали районированный сорт яровой пшеницы Жигулевская (суперэлита). В вариантах с минеральным удобрением при достижении вредными организмами экономического порога вредоносности применяли пестициды. Зерно протравливали с использованием NaКМЦ.
Исследовали следующие параметры: урожайность яровой пшеницы по методике Госсортосети [15]; биоэнергетическую эффективность технологии возделывания на основе справочной литературы и технологических карт, позволяющих учесть весь поток энергетических ресурсов в разных показателях с последующим их переводом к единому показателю (Дж) с помощью энергетических эквивалентов [16]; экологическую безопасность зерна яровой пшеницы методом биотестирования с использованием семян тест-объекта [17].
Для исследования экологической безопасности проводили традиционный анализ зерна яровой пшеницы на
2. Корреляционные связи урожайности яровой пшеницы с ее структурой, показателями плодородия почвы и фитосанитарным состоянием агрофитоценозов культуры
Показатель первого порядка Коэффициент корреляции Показатель второго порядка Коэффициент корреляции Показатель третьего порядка Коэффициент корреляции
густота всходов культуры 0,48 количество многолетних сорняков масса зерна с одного колоса -0,47 0,61 легкогидролизуемый азот почвы 0,44
масса зерна с одного колоса 0,49 - - - -
масса 1000 зерен 0,51 - - - -
коэффициент водопотребления -0,83 - - - -
легкогидролизуемый азот почвы 0,50 степень разложения растительных остатков 0,69 твердость почвы корневые остатки легкогидролизуемый азот почвы -0,61 0,53 0,69
нитраты почвы 0,58 растительные остатки про- -0,68 нитраты почвы -0,68
шлых лет весной степень разложения растительных остатков -0,52
окислительно-восстановительный потенциал почвы 0,83
растительные остатки про- -0,60 масса многолетних сорняков 0,57
шлых лет осенью количество многолетних сорняков 0,66
количество многолетних сорняков -0,56 влажность почвы легкогидролизуемый азот почвы твердость почвы растительные остатки прошлых лет осенью масса зерна с одного колоса -0,72 -0,47 0,44 0,66 -0,41 макроструктура твердость почвы плотность почвы макроструктура -0,65 -0,60 0,70 0,83
количество продуктивных стеблей -0,50 масса многолетних сорняков количество многолетних сорняков -0,43 -0,50
масса многолетних сорняков -0,54 легкогидролизуемый азот почвы -0,47 - -
растительные остатки прошлых лет осенью 0,57 - -
количество продуктивных стеблей -0,43 - -
масса малолетних сорняков 0,55 пожнивные остатки 0,63 - -
соответствие медико-биологическим нормам и санитарным требованиям в государственной аккредитованной лаборатории г. Тольятти Самарской области и изучали суммарную токсичность зерна культуры и почвы под ней методом биотестирования [17]. Суммарную токсичность, обусловленную комплексом природных и ксенобио-тических токсикантов, определяли в вариантах:
звено севооборота с чистым паром; органо-минеральная интенсивная система удобрений;основная обработка почвы СибИМЭ на 20-22 см;
звено севооборота с сидеральным паром; органическая система удобрений; БДТ-3,0 на 6-8 см.
Биотестирование с использованием семян тест-объекта: контроль -стерилизованная вода. Достоверной считается токсичность 20% и выше (сокращение длины корней тест-объекта на 20% и больше по сравнению с контрольным вариантом). При определении токсичности почвы исследовали также образцы с многолетней (более 20 лет) залежи [17].
Повторность - четырехкратная. Почву брали в начале колошения яровой пшеницы.
Результаты исследований оценены методом дисперсионного и корреляционно-регрессионного анализа.
Эксперименты показали, что урожайность яровой пшеницы существенно не изменялась при минима-лизации основной обработки почвы, 3. Засоренность посевов
что доказывает возможность снижения антропогенного воздействия на пахотный слой при выращивании данной культуры (табл. 1). Вид пара в звене севооборота также не оказал существенного влияния на урожайность. И только системы удобрений значительно воздействовали на продуктивность яровой пшеницы.
Так, по сравнению с органо-минеральной интенсивной системой удобрений органо-минеральная рекомендуемая (сокращение доз минерального азота в 3,1-3,6 раза) снижала урожайность в среднем на 16,7%, а органическая (заделка соломы и полный отказ от минеральных туков) в среднем на 28% (см. табл. 1). Максимальное уменьшение продуктивности культуры отмечено при органической системе удобрений в звене севооборота с сидеральным паром - на 19,4-42,9%, по сравнению с вариантами по органо-минеральной интенсивной и органо-минеральной рекомендуемой системе удобрений.
В эксперименте мы рассчитали коэффициенты корреляции урожайности с некоторыми показателями состояния агрофитоценоза и параметрами почвы (табл. 2).
Н а п р и м ер, к орре л яция меж д у урожайностью и густотой всходов культуры составляет 0,48; между густотой всходов культуры и массой зерна с одного колоса - 0,61 и между массой зерна с одного колоса и легко-гидролизуемым азотом почвы - 0,44.
массой многолетних сорняков равна -0,54; между массой многолетних сорняков и легкогидролизуемым азотом -0,47 и между легкогидролизуе-мым азотом и степенью разложения растительных остатков прошлых лет за вегетацию 0,69.
Анализ коэффициентов корреляции (см. табл. 2) позволяет смоделировать механизм конкуренции между культурным и сорным компонентами в агрофитоценозе яровой пшеницы при биологизации технологии ее возделывания:
минимализация основной обработки почвы способствует накоплению семян многолетних сорняков в 010 см слое и отрастанию подземной корневой системы многолетников осенью;
заделка соломы зерновых накапливает в 0-40 см слое однородную органику с высоким отношением С : N1, что вызывает иммобилизацию подвижного азота почвы, нарастание патогенной микрофлоры и, в совокупности, повышение фитотоксичности почвы;
в результате весной конкурентное преимущество получают многолетние сорняки с мощной и глубоко проникающей корневой системой, за счет аллелопатии, перехвата повышенного количества доступного азота и воды почвы снижающие густоту всходов, количество продуктивных стеблей, массу зерна с колоса и в итоге урожайность яровой пшеницы [3-6, 9, 18].
Например, если общее количество сорняков при биологизации техно-
Корреляция между урожайностью и
яровой пшеницы и биоэнергетическая эффективность технологий ее возделывания (1993-1996 гг.)
Многолетние сорняки, количе- Затраты невозоб- Коэффициент
Технология возделывания ство (шт./м2)/воздушно-сухая новляемой энергии, энергетической
масса (г/м2) ГДж/га эффективности
Органо-минеральная интенсивная система удобрений
Чистый пар СибИМЭ на 20-22 см 2,3 / 3,4 20,82 1,81
АКП-2,5 на 10-12 см 7,6 / 18,2 19,57 1,98
БДТ-3,0 на 6-8 см 12,8 / 10,0 19,79 1,93
Занятый пар СибИМЭ на 20-22 см 6,3 / 8,1 23,41 1,71
АКП-2,5 на 10-12 см 13,3 / 17,4 21,91 1,74
БДТ-3,0 на 6-8 см 14,2 / 14,7 21,95 1,55
Сидеральный пар СибИМЭ на 20-22 см 3,1 / 3,5 21,51 1,79
АКП-2,5 на 10-12 см 14,5 / 11,3 20,32 1,99
БДТ-3,0 на 6-8 см 13,1 / 10,6 20,47 1,76
Органо-минеральная рекомендуемая система удобрений
Чистый пар СибИМЭ на 20-22 см 9,4 / 5,2 12,00 2,35
АКП-2,5 на 10-12 см 5,1 / 17,5 10,70 2,56
БДТ-3,0 на 6-8 см 7,4 / 17,4 10,97 2,62
Занятый пар СибИМЭ на 20-22 см 7,4 / 8,3 12,01 2,51
АКП-2,5 на 10-12 см 10,3 / 14,5 10,77 2,76
БДТ-3,0 на 6-8 см 22,1 / 19,1 11,16 2,81
Сидеральный пар СибИМЭ на 20-22 см 5,5 / 8,3 12,01 2,54
АКП-2,5 на 10-12 см 11,6 / 9,2 10,62 2,45
БДТ-3,0 на 6-8 см 14,4 / 13,2 11,17 2,93
Органическая система удобрений
Чистый пар СибИМЭ на 20-22 см 5,2 / 11,1 5,91 4,14
АКП-2,5 на 10-12 см 17,8 / 16,0 4,56 4,45
БДТ-3,0 на 6-8 см 16,3 / 13,5 4,85 4,51
Занятый пар СибИМЭ на 20-22 см 10,3 / 13,1 5,79 3,56
АКП-2,5 на 10-12 см 17,1 / 14,6 4,29 3,63
БДТ-3,0 на 6-8 см 23,1 / 21,0 4,86 4,47
Сидеральный пар СибИМЭ на 20-22 см 22,3 / 26,5 5,62 3,39
АКП-2,5 на 10-12 см 35,8 / 43,2 4,29 3,28
БДТ-3,0 на 6-8 см 33,4 / 52,0 4,51 3,65
«О
1 0
сч см
о
и
^
Ф
4
Ф ^
5
Ф
СО
логии сокращалось, то количество и масса многолетних, особенно корнеотпрысковых (вьюнок полевой Convolvulus arvensis и осот розовый Cirsium arvense и желтый Sonchus arvensis L..), значительно возрастали (табл. 3). Максимальное увеличение количества и массы многолетников отмечено при оставлении соломы в звене севооборота с сидеральным паром - в 2-5 раз, по сравнению с другими вариантами опыта.
Минеральные удобрения, машины и оборудование, горюче-смазочные материалы - это одни из наиболее энергоемких составляющих структуры невозобновляемых энергозатрат, к которым также относятся пестициды и электроэнергия (табл. 4).
Исследования выявили, что не-возобновляемые энергозатраты составляли при органо-минеральном интенсивном удобрении 77,6-74,7% всех затрат, при органо-минеральном рекомендуемом - 64,2-61,7 и органическом - 47,2-39,8%. Следовательно, уменьшение затрат невоз-обновляемой энергии - главное направление снижения совокупных энергозатрат и, соответственно,
разработки энергосберегающих технологий.
Затраты невозобновляемой энергии в порядке убывания: при органо-минеральном удобрении (интенсивном и рекомендуемом) - минеральные удобрения, машины и оборудование, горюче-смазочные материалы, пестициды, электроэнергия; при органическом - машины и оборудование, горюче-смазочные материалы, электроэнергия, пестициды (протравитель).
Органо-минеральное рекомендуемое удобрение, по сравнению с органо-минеральным интенсивным, снизило невозобновляемые энергозатраты в 1,73-2,04 раза, а органическое удобрение - в 3,5-5,11 раз (см. табл. 3). Следовательно, основные направления снижения невозобновляемых энергозатрат: сокращение доз и отказ от минеральных удобрений (особенно азотных) и ксенобиотиков (гербициды, инсектициды, дефолианты, десикаторы и так далее), совершенствование почвообрабатывающей и посевной техники (например, блочно-модульные комбинированные агрегаты), минимализация обработки
почвы, особенно основной(вплотьдо нулевой обработки).
Так, по сравнению с органо-минеральным интенсивным удобрением, органо-минеральное рекомендуемое повышало коэффициент энергетической эффективности в среднем в 1,49 раза, а органическое -в 2,19 раза (см. табл. 3).
При органо-минеральном рекомендуемом удобрении, по сравнению с органо-минеральным интенсивным, снижались в среднем совокупные энергозатраты - в 1,55 раза, не-возобновляемые энергозатраты - в 1,87 раза, а урожайность - только в 1,2 раза; при органическом удобрении - соответственно - в 2,42, 4,25 и 1,39 раза (см. табл. 1, 3, 4).
Таким образом, снижение совокупных (в основном,невозобновляемых) энергозатрат значительно опережает снижение урожайности яровой пшеницы, что служит предпосылкой для биологизации технологии ее возделывания.
Особый интерес представляют исследования на предмет экологической безопасности зерна культуры, выращенной с применением и без
4. Затраты совокупной энергии и энергосодержание урожая (1993-1996 гг.)
Затраты совокупной энергии, % Энергосодержание урожая, ГДж/га
Основная обработка почвы невозобновляемая энергия возобновляемая энергия
минеральные удобрения машины и оборудование горюче-смазочные материалы электроэнергия пестициды семена живой труд
Органо-минеральная интенсивная система удобрений Чистый пар
СибИМЭ на 20-22 см 47,5 14,4 12,3 0,28 1,04 23,0 1,46 77,40
АКП-2,5 на 10-12 см 50,0 14,0 9,2 0,30 1,10 24,2 1,10 78,10
БДТ-3,0 на 6-8 см 49,5 14,1 9,8 0,29 1,08 23,9 1,27 77,40
Занятый пар
СибИМЭ на 20-22 см 51,2 13,8 11,4 0,27 0,95 21,0 1,36 81,80
АКП-2,5 на 10-12 см 54,1 12,9 8,5 0,27 1,00 22,2 1,03 78,10
БДТ-3,0 на 6-8 см 54,0 12,6 8,9 0,26 1,00 22,1 1,15 73,00
СибИМЭ на 20-22 см 48,8 14,1 Сидеральный пар 12,0 0,27 1,01 22,4 1,42 78,80
АКП-2,5 на 10-12 см 51,2 13,8 9,0 0,30 1,06 23,5 1,11 80,70
БДТ-3,0 на 6-8 см 50,8 13,7 9,6 0,27 1,05 23,3 1,23 74,90
Органо-минеральная рекомендуемая система удобрений Чистый пар
СибИМЭ на 20-22 см 25,6 19,2 17,5 0,34 1,53 33,9 2,00 62,70
АКП-2,5 на 10-12 см 27,7 19,0 13,2 0,36 1,70 36,6 1,52 61,60
БДТ-3,0 на 6-8 см 27,2 19,0 14,1 0,36 1,62 36,0 1,74 63,80
Занятый пар
СибИМЭ на 20-22 см 25,6 19,2 17,5 0,36 1,53 33,8 2,00 65,60
АКП-2,5 на 10-12 см 27,6 19,0 13,4 0,38 1,65 36,5 1,51 65,30
БДТ-3,0 на 6-8 см 26,9 19,5 14,3 0,37 1,60 35,6 1,80 67,80
Сидеральный пар
СибИМЭ на 20-22 см 25,6 19,2 17,5 0,36 1,53 33,8 2,00 66,30
АКП-2,5 на 10-12 см 27,8 18,7 13,2 0,35 1,70 36,8 1,50 59,40
БДТ-3,0 на 6-8 см 26,9 19,6 14,3 0,40 1,60 35,5 1,78 70,00
Органическая система удобрений Чистый пар
СибИМЭ на 20-22 см - 24,8 21,6 0,53 0,27 50,7 2,03 64,10
АКП-2,5 на 10-12 см - 24,6 15,8 0,54 0,31 57,4 1,31 60,20
БДТ-3,0 на 6-8 см - 25,0 16,8 0,56 0,30 55,7 1,66 62,60
Занятый пар
СибИМЭ на 20-22 см - 24,3 21,8 0,45 0,27 51,2 2,03 56,50
АКП-2,5 на 10-12 см 23,3 15,8 0,49 0,32 59,0 1,29 49,80
БДТ-3,0 на 6-8 см 25,1 16,8 0,55 0,30 55,7 1,66 62,20
СибИМЭ на 20-22 см 23,7 Сидеральный пар 21,7 0,46 0,28 52,0 2,02 53,50
АКП-2,5 на 10-12 см - 23,3 15,8 0,45 0,32 59,0 1,29 46,10
БДТ-3,0 на 6-8 см - 23,3 16,8 0,47 0,31 57,4 1,64 51,30
СО (D 3 ь
(D
д
(D Ь 5
(D
М 2
О ^
О)
применения ксенобиотиков, в том числе минеральных удобрений (особенно азотных).
Анализ почвы показал, что, по сравнению с контролем, длина корней биоиндикатора сократилась: по чистому пару на 21%, на залежи - на 15% и по сидеральному пару - на 9%.
Токсичность зерна яровой пшеницы по чистому пару составила 25,7%, по сидеральному пару - 15,4%.
Экспертиза на соответствие медико-биологическим нормам и санитарным требованиям показала, что зерно яровой пшеницы, выращенное и при биологической, и при интенсивной технологиях ее возделывания, соответствует требованиям МБТ №5061 -89 МЗ СССР, ГОСТА 9353-85 по исследованным показателям качества (содержание тяжелых металлов, нитратов, нитритов, микотоксинов, пестицидов группы 2,4Д), то есть является экологически безопасным. Но биотестирование выявило, что зерно культуры при интенсивной технологии обладает достоверной суммарной токсичностью, как и почва на данном варианте.
Клейковина зерна изучаемых вариантов была одной группы, но при интенсивной технологии ее содержание было на 7,0-7,2% больше (класс зерна одинаковый).
Следовательно, получение экологически безопасной продукции возможно при выращивании культуры только по биологической технологии (то есть без применения ксенобиотиков и при использовании разных элементов биологизации, таких как сидераты, заделка соломы, посев бобовых культур и другие), позволяющей сбалансировать поступление в почву питательных элементов и оптимизировать фитосанитарное состояние агроэкосистемы.
Остается вопрос: как повысить урожайность культур при отказе от минеральных удобрений и пестицидов? Большое значение имеет развитие селекции,техники и технологий, применяемых в растениеводстве, например, создание биопрепаратов типа «Ризоверм» (разработка Вятской ГСХА) [19].
Но решающее значение, на наш взгляд, будет иметь повышение продуктивности агрофитоценозов на основе внедрения смешанных посевов культур с бобовым компонентом «о на продовольственное и кормовое 01 зерно (имитация естественных процессов природных фитоценозов). ^ Таким образом, при биологизации о технологии возделывания яровой | пшеницы значительное воздействие на урожайность оказали системы ® удобрений. Сокращение доз мине-
5 рального азота в 3,1-3,6 раза (органо-ш
ГО минеральная рекомендуемая система
удобрений) снижало урожайность в среднем на 16,7%, а органическая система удобрений (заделка соломы и полный отказ от минеральных туков) в среднем на 28%.
Органо-минеральное рекомендуемое удобрение, по сравнению с органо-минеральным интенсивным, снизило невозобновляемые энергозатраты в 1,73-2,04 раза, а органическое удобрение - в 3,5-5,11 раз (коэффициент энергетической эффективности повысился, в среднем, соответственно в 1,49 и 2,19 раза). Снижение совокупных и невозобнов-ляемых энергозатрат (в 1,73-5,11 раз) значительно опережает снижение урожайности яровой пшеницы (в 1,201,39 раза), что служит предпосылкой для биологизации технологии ее возделывания.
Получение достоверно экологически безопасного зерна (по результатам биоиндикации) обеспечивает только биологическая технология возделывания яровой пшеницы (то есть без применения ксенобиотиков, в том числе минеральных удобрений, особенно азотных). Биологизация технологии уменьшает содержание клейковины в зерне (на 7,0-7,2%), но качество клейковины не ухудшается.
Литература.
1. Сайт Союза органического земледелия [Электронный ресурс] // Интервью с исполнительным директором Союза органического земледелия Романом Гуровым. URL: http://sozrf.ru/author/admin/page/3/ (дата обращения: 16.01.2016).
2. Лыков А.М. Костычев П.А. и современная агроэкологическая оценка органического вещества почвы // Творческое наследие П.А. Костычева и его развитие в современном земледелии: сб. науч. тр. / под ред. А.Н. Каштанова. Рязань: изд-во Рязанской ГСХА, 1996. С. 13-16.
3. Куликова А.Х. Экологические аспекты основной обработки почвы в условиях лесостепи Поволжья // Дифференциация систем земледелия и плодородие чернозема лесостепи Поволжья: сб. науч. тр. / под ред. В.И. Морозова. Ульяновск: Ульяновский НИИСХ, 1996. С. 33-36.
4. Использование соломы и сидера-тов на удобрение в биологизированных системах земледелия: практическое руководство / В.А. Корчагин, И.А. Чуда-нов, А.П. Чичкин, О.В. Пронина / под ред. В.А. Корчагина. Самара: Самарский НИИСХ, 2002. 27 с.
5. Марьина-Чермных О.Г. Экологическое понятие агросферы: диалектика развития агроэкосистем: монография / под ред. Г.С. Марьина. Йошкар-Ола: изд-во Марийского Ун-та, 2006. 104 с.
6. Косолапова А.И. Агроэкологические аспекты устойчивости агроэкосистемы в Предуралье: автореф. дис. ... докт. с.-х. наук. Пермь, 2007. 42 с.
7. Каргин В.И., Каргин И.Ф., Перов Н.А. Основные вопросы земледелия и проектирование агротехнологий в лесостепи
Среднего Поволжья: монография / под ред. И.Ф. Каргина. Саранск: изд-во Мор-дов. Ун-та, 2009. 312 с.
8. Платунов А.А., Шулятьева О.А. Особенности ресурсосберегающего земледелия на легких почвах Нечерноземной зоны. Киров: Кировская областная типография,
2010. 256 с.
9. Хадеев Т.Г. Агроэкологическое обоснование приемов регулирования продуктивности и фитосанитарного состояния посевов пшеницы в лесостепи Поволжья: автореф. дис. ... докт. с.-х. наук. Кинель,
2011. 40 с.
10. Засуха и борьба с ней: ретроспектива и современность: монография / И.Ф. Каргин, С.Н. Немцев, В.И. Каргин, Н.А. Перов, М.В. Боровой. Саранск: изд-во Мордов. Ун-та, 2011. 712 с.
11. Кондратенко А.В. Формирование высокопродуктивных агроценозов люпина узколистного в условиях Северо-Востока Нечерноземной зоны Российской Федерации: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Йошкар-Ола, 2013. 23 с.
12. Козлова Л.М. Эффективность полевых севооборотов при различных уровнях интенсификации земледелия в Кировской области // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2014. № 2. С. 30-33.
13. Севооборот как биологический прием сохранения почвенного плодородия и повышения продуктивности пашни / Л.М. Козлова, Т.С. Макарова, Ф.А. Попов, А.В. Денисова // Достижения науки и техники АПК. 2011. № 1. С. 16-18.
14. Козлова Л.М., Попов Ф.А. Эффективность возделывания полевых культур на кормовые цели в звене клевер луговой -яровая пшеница // Кормопроизводство.
2012. № 8. С. 17-19.
15. Рекомендации по методике проведения наблюдений и исследований в полевом опыте. Саратов: Приволжское книж. изд-во, 1973. 223 с.
16. Васин В.Г., Зорин А.В. Агроэнерге-тическая оценка возделывания полевых культур в Среднем Поволжье: учебное пособие для ст. и асп. с.-х. вузов. Самара: изд-во Самарской ГСХА, 1998. 29 с.
17. Минеев В.Г., Ремпе Е.Х., Воронина Л.П., Коваленко Л.В. Определение суммарной токсичности почвы, корневой системы и конечной продукции при применении химических средств защиты растений: методика и результаты // Вестник сельскохозяйственной науки. 1991. № 6. С. 63-71.
18. Захаренко А.В. Агротехнические, экологические и энергетические основы регулирования сорного компонента агро-фитоценоза в земледелии Центрального района Нечерноземной зоны России: автореф. дис. ... докт. с.-х. наук. Москва, 1997. 35 с.
19. Сайт Вятской государственной сельскохозяйственной академии [Электронный ресурс] // Сборник инновационных разработок ВГСХА. URL: http://www.vgsha.info/ attachments/science/nauka_main_page/ sbomikJnnovac_razrabotok_vgsha.pdf (дата обращения:14.01.2016).
20. Шабалина Е.В. Продуктивность одновидовых и смешанных травостоев в звене кормового севооборота и их влияние на агрофизические свойства почвы в Кировской области: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Пермь, 2012. 18 с.
21. Старкова Д.Л. Влияние покровных культур на рост, развитие и урожайность многолетних бобовых трав в звене севооборота в условиях Кировской области: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук. Йошкар-Ола, 2008. 21 с.
Biologization of Spring Wheat Cultivation Technology and Production
of Environmentally Safe Grain
O.A. Olenin
Vyatka State Agricultural Academy, Oktyabrsky prospect, 133, Kirov, 610017, Russian Federation
Summary. The aim of the investigation was to study the influence of biologization of spring wheat cultivation technology on its productivity, bioenergetic efficacy and environmental safety of grain. The experiments were carried out in 1991-1996 at the test field of Samara State Agricultural Academy. The stationary multifactor experiment was located in the south forest steppe of the Transvolga region. The soil was typical chernozem, middle-thick, heavy loamy. The content of humus was 7.9%, of easy hydro-lysable nitrogen - 85-115 mg/kg, of mobile phosphorus - 145-155 mg/kg, of exchangeable potassium - 155-190 mg/kg. The pH of salt extract was 6.8. It was studied the main elements of biologization of cultivation technology: use of seeded and green manure fallow in grain-fallow crop rotation, reduction of doses and elimination of mineral fertilizers and minimization of tillage. We investigated the productivity of spring wheat (according to the method of State Variety Test Network), bioenergetic efficacy of cultivation technology (on the basis of technological maps), environmental safety of spring wheat grain (by the method of biotest with the use of seeds of test-object). It was revealed, that the productivity of spring wheat at biologization of its technology decreased by 16.7-42.9%, however, total energy consumption reduced on the average 1.55-2.42 times, including unrenewable ones - 1.87-4.25 times. As a result the coefficient of energy efficiency increased on the average 1.49-2.19 times. In was determined that biological cultivation technology only (without xenobiotics, with straw embedding, with seeded or green-manure fallow in the crop rotation) significantly reduced the total toxicity of grain to ecologically safe level. The biologization of technology decreases the gluten content in grain by 7.0-7.2%, but its quality does not worsen.
Keywords: biologization of cultivation technology, productivity, phytotoxicity of soil, bioenergy efficiency, total toxicity, bioindication, environmental safety of grain.
Author details: O.A. Olenin, post-graduate student (e-mail:171003@rambler.ru).
For citation: Olenin O.A. Biologization of Spring Wheat Cultivation Technology and Production of Environmentally Safe Grain. Zemle-delie. 2016. No 2. Pp. 8-13 (in Russ.).
УДК 001.891:632..937.05:632.51:631.582.9
Научно-практические основы биологического метода исключения залежной растительности из сукцессионного процесса
Д.С. ДЗЫБОВ, доктор биологических наук, зам. начальника отдела (e-mail: agrosteppe@mail.ru)
Ставропольский сельскохозяйственный информационно-консультационный центр, ул. Мира, 337, Ставрополь, 355035, Российская Федерация
Изложены основы теории и практические приемы замены на осях экологических ниш местообитаний сорняков на степную растительность. Видовое богатство одногодичной залежи на 100 м2 составляло 46 видов. Оно возросло к четвертому году до 64 видов, в том числе: Ambrosia artemisiifolia, Carduus hamulosus, Cirsium incanum, Convolvulus arvense, Daucus carota и др. Цель работы - исключить развитие залежной растительности на сельскохозяйственных и других нарушенных землях. Для этого в подготовленную пашню, до прорастания сорных трав вводится богатый банк семян степных растений. Высокая конкурентная способность этих растений позволяет подавить сорную флору и сформировать в течение двух-трех лет фитоценоз, закрытый против сорняков - агростепь. Она оказалась надежной альтернативой залежи. В данном случае, борьба с залежными сорняками осуществляется на принципиально иной основе: действием природного фактора - биологической конкуренции на осях экологических ниш пашни. Данная конкурентная сила функционирует только на уровне зональных фитоценозов: степей, лугов и др. Она обусловлена обилием в степи мощных конкурентов: Stipa pulcherrima, Stipa pennata, Stipa ucrainica, Koeleria cristata, Agropyron desertorum, Agropyron pectinatum, Kochia prostrata, Artemisia lerchiana, Artemisia taurica и так далее. Этим доминантам сопутствуют сотни других многолетних растений. Степь адаптирована эволюционно к условиям зоны и существует стабильно из века в век. Ее оси экологических ниш освоены до предела степными травами и кустарниками. Залежи не обладают такими свойствами, они динамичны по составу сорняков-космополитов, слабо адаптивны и существуют неопределенно долго, наносят землепользователям значительный экологический и экономический урон. Восстановленный аналог зонального, многовидового фитоценоза - агростепь легко и навсегда подавляет залежь без особых затрат. Метод отличается экологической целесообразностью и высокой эффективностью.
Ключевые слова: агростепь, залежь, конкуренция, сорняки, банк семян, сукцессия, упаковка экониш.
Для цитирования: Дзыбов Д.С. Научно-практические основы биологического метода исключения залежной растительности из сукцессионного процесса // Земледелие. 2016. № 2. С. 13-17.
Теоретической основой данного исследования послужило представление о биологической конкуренции на уровне фитоценозов, как независимой природной силе, регулирующей сукцессионный процесс в растительности. Это подтверждается успешным противодействием степи, луга, прерии, саванны и др. внедрению в их среду десятков и сотен видов сорной флоры с пахотных земель. Сила биологической конкуренции целинных экосистем формируется за счет их высокой видовой насыщенности и максимальной полноты упаковки осей экологических ниш растениями-многолетниками. Положительную функцию в этом направлении выполняет и такой фактор, как постоянное доминирование дерновин-ных злаков (Адгоругоп pectinatum, Кое1епа cristata, Stipa pennata, Stipa pulcherrima и др.), эволюционно адаптированных к комплексу экологических условий и образующих плотный дерновый горизонт, мощностью 25-30 см. Зональные экосистемы отличаются относительным постоянством видового состава и вертикальной структуры, из года в год функционируют стабильно. Залежь не обладает отмеченными выше свойствами. Она на начальном этапе сложена многими десятками видов сорняков из почвенного банка их семян. Группировки сорняков в залежи весьма динамичны по годам и очень слабы в конкуренции е с видами зональной степи. На всех л этапах развития земледелия, вплоть д до наших дней, борьба с сорняками е в залежи ведется одними и теми | же высоко затратными способами: № механическим и химическим (рас- ю пашка, культивация, гербициды). м
Природа залежи одна и та же на ° всех континентах; она возникает 6
