Научная статья на тему 'Биологизированные севообороты Нижнего Поволжья'

Биологизированные севообороты Нижнего Поволжья Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
172
43
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Зеленев А. В.

Применение на каштановых почвах приемов биологизации способствует уменьшению потерь органики, усиливает нитрификационную и биологическую активность почвы, оказывает положительное влияние на гумусообразовательные процессы и является эффективным приемом увеличения выхода кормовых единиц в севооборотах Нижнего Поволжья.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The use of biologizational methods on chestnut soils makes for reduction of organics loss, strengthens nitrification and biological activity of soils, positively influences humus-forming processes and appears as an effective way of increasing the fodder units output in rotation of crops in Lower Povolzhje.

Текст научной работы на тему «Биологизированные севообороты Нижнего Поволжья»

Земледелие

БИОЛОГИЗИРОВАННЫЕ СЕВООБОРОТЫ

НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

А.В. ЗЕЛЕНЕВ,

доцент кафедры общего и орошаемого земледелия, кандидат сельскохозяйственных наук, Волгоградская ГСХА

Применение на каштановых почвах приемов биологизации способствует уменьшению потерь органики, усиливает нитрификационную и биологическую активность почвы, оказывает положительное влияние на гумусообразовательные процессы и является эффективным приемом увеличения выхода кормовых единиц в севооборотах Нижнего Поволжья.

Опыт мирового земледелия указывает, что решение вопросов воспроизводства гумуса, повышения продуктивности возделываемых культур и защиты почв от эрозии возможно путем биологизации системы земледелия, где эти вопросы решаются через насыщение севооборотов зернобобовыми культурами, многолетними травами, сиде-ральными культурами, оставление, запашку соломы озимой ржи и листостебельной массы кукурузы, не представляющей собой кормовой ценности.

Биологическое направление в развитии земледелия становится все более актуальным на фоне нарастающих экологических проблем.

Цель и методика исследования

Основной целью исследований является разработка принципиальных подходов к построению биологизированных севооборотов, когда простое и расширенное воспроизводство почвенного плодородия осуществляется за счет биологических факторов, при минимальном использовании средств химизации, и обеспечивает при этом получение экологически чистой продукции, а благодаря использованию наиболее доступных и экологически безопасных приемов -уменьшение или устранение дефицита гумусового баланса.

Исследования проводятся в ОПХ «Камышинское» Нижне-Волжского НИ-ИСХ. Почва опытного участка каштановая тяжелосуглинистая с содержанием гумуса 1,77-2,0%. Количество среднегодовых осадков - 325 мм.

Погодные условия в годы исследований различные: 1993, 1997, 2002, 2003, 2004 - влажные, 1994, 2000, 2001 - средние, 1995, 1996, 1998, 1999, 2005 - острозасушливые.

Анализ метеоусловий показывает, что изучаемые приемы повышения плодородия почв в севооборотах прошли проверку в различных погодных условиях.

На изучение взяты следующие се-

вообороты:

1) пар черный - озимая рожь - яровая пшеница - ячмень (контроль), где под паром 25,0% и под зерновыми культурами 75,0% севооборотной площади;

2) пар черный - озимая рожь - горох - яровая пшеница - ячмень; где под паром 20,0%; под зерновыми 60,0% и под зернобобовыми 20,0% пашни;

3) пар черный - озимая рожь - горох - кукуруза на зерно - ячмень+дон-ник - донник (сидерат); где под паром 16,6%, зерновыми 50,2%, зернобобовыми 16,6 и травами 16,6% севооборотной площади;

4) пар черный - озимая рожь - горох - яровая пшеница - кукуруза на зерно - ячмень+эспарцет - эспарцет 1 г. -эспарцет 2 г.; где под паром 12,5%, под зерновыми 50,0%, зернобобовыми 12,5% и под травами 25% пашни;

5) пар черный - озимая рожь - ячмень+эспарцет - эспарцет 1 г. - эспарцет 2 г- яровая пшеница - горох - кукуруза; где под паром 12,5%, под зерновыми 50,0%, под зернобобовыми 12,5% и под травами 25,0% севооборотной площади;

6) пар черный (унавоженный) - озимая рожь - просо-ячмень; где под паром 25,0% и под зерновыми культурами 75,0% пашни;

7) пар черный - озимая рожь - просо - ячмень; где под паром 25,0% и под зерновыми 75,0% пашни;

8) пар черный - озимая рожь - яч-мень+донник - донник (сидерат) - яровая пшеница - кукуруза; где под паром 16,6%, зерновыми 66,8% и травами 16,6% севооборотной площади;

9) пар черный - озимая рожь - просо - ячмень+донник - донник (сидерат); где под паром 20,0%, зерновыми 60,0% и травами 20,0% пашни;

10) бессменный посев кукурузы на зерно; где под зерновыми 100% пашни.

В изучаемых севооборотах применяется общепринятая агротехника полевых культур.

Результаты проведенных экспери-

ментальных исследований показывают, что изучаемые факторы биологизации оказывают положительное действие на различные элементы почвенного плодородия в севооборотах.

Дополнительное внесение органических и сидеральных удобрений, послеуборочных остатков положительно влияют на нитрификационную способность почвы (таблица 1).

Так, в среднем за годы исследований наивысшая энергия нитрификации наблюдается по навозу, как в прямом действии под озимой рожью +44,2 мг/кг почвы, так и в последействии под просом +21,8 и ячменем +24,0 мг/кг абсолютно-сухой почвы. Несколько ниже она на вариантах с запашкой донника на сидерат под черный пар +40,6 и яровую пшеницу +20,4 мг/кг почвы, а также после распашки пласта эспарцета соответственно +33,4 и 19,2 мг/кг почвы. Отмечается падение энергии нитрификации под кукурузой при длительном ее возделывании на одном месте +9,4 мг/кг почвы.

Важным показателем «жизнедеятельности» почвы является микробиологическая активность. Для ее оценки проводят наблюдения за «дыханием» почвы в посевах озимой ржи, яровой пшеницы, ячменя, проса и кукурузы, которые помогают раскрыть процесс раз-

The use of biologizational methods on chestnut soils makes for reduction of organics loss, strengthens nitrification and biological activity of soils, positively influences humus-forming processes and appears as an effective way of increasing the fodder units output in rotation of crops in Lower Povolzhje.

Табл. 1

Нитрификационная способность почвы в фазы колошения и выметывания под культурами севооборотов, мг/кг почвы (среднее за 19932005 гг.)

№ Культура Предшественник Энергия

севооборота нитрификации

1 Озимая рожь Пар черный +19,1

3 Пар черный (донник) +39,5

4 Пар черный (эспарцет) +33,4

6 Пар черный (навоз 40 т/га) +44,2

9 Пар черный (донник) +40,6

1 Яровая пшеница Озимая рожь +13,1

2 Горох +17,0

5 Эспарцет 2 г. +19,2

8 Донник (сидерат) +20,4

1 Ячмень Яровая пшеница +15,8

3 Кукуруза +21,3

4 Кукуруза +18,5

6 Просо (последействие навоза) +24,0

9 Просо (последействие донника) +23,1

7 Просо Озимая рожь +13,5

6 Озимая рожь (последействие навоза) +21,8

9 Озимая рожь (последействие донника) +17,9

3 Кукуруза Горох +20,6

4 Яровая пшеница +15,3

10 Кукуруза (бессменный посев) +9,4

ложения органического вещества в почве, т.е. биологическую активность.

Биологическая активность зональных почв находится в тесной зависимости от уровня атмосферного увлажнения. При его повышении происходит увеличение биологической активности почвы. Запашка соломы озимой ржи на начальных этапах разложения способствует снижению биологической активности почвы на 2,7% (в 1,2 раза). В течение периода вегетации микробиологический режим почвы стабилизируется, что подтверждается прибавкой урожайности сорго по фону запашки ржаной соломы на 0,19 т/га.

Запашка органической массы сиде-ратов способствует повышению биологической активности почвы на 7,1-8,6%

(в 1,4-1,5 раза), а по пласту многолетних трав в сравнении с предшественником - озимой рожью (с запашкой соломы) биологическая активность почвы повышается на 2,6% - в 1,3 раза [5].

Проведенные наблюдения показывают существенное увеличение микробиологической активности почвы в посевах с применением различных приемов улучшения плодородия почв (таблица 2).

Наблюдения за выделением углекислого газа в посевах озимой ржи показывают, что повышенная биологическая активность наблюдается при размещении ее по унавоженному и удобренному сидеральной массой донника черному пару соответственно 49,7 и 48,2 мг/м2 в час СО2, а также по черному пару, кото-

Земледелие

рый размещается после эспарцета 45,8 мг/м2 СО2 в час.

Под яровыми культурами по последействию навоза, сидерата, пласта трав также отмечается усиление данного показателя.

Введение в севообороты зернобобовой культуры гороха, также положительно влияет на усиление биологической активности, в частности, под яровой пшеницей и кукурузой соответственно до 45,6 и 37,8 мг/м2 СО2 в час.

Также, как и в наблюдениях за энергией нитрификации, отмечается пониженное выделение СО2 из почвы при бессменном посеве кукурузы.

Усиливается роль севооборота в ландшафтных системах земледелия и как фактора регулирования органического вещества почвы. Особенно велика роль севооборотов с полями люцерны, эспарцета, донника, где потери органики в значительной степени компенсируются за счет гумификации корневых остатков многолетних трав [2, 6].

Введение в состав зернопарового севооборота четырех полей многолетних трав (на 57% площади) позволяет обеспечить положительный (+383 кг/га) баланс гумуса в почве.

Посевы многолетних трав в виде выводных полей, совместно с применением запашки соломы озимых не обеспечивает положительного баланса гумуса, а лишь снижает его дефицит до 146896 кг/га.

В результате использования донника на сидерит совместно с применением запашки ржаной соломы в благоприятные по увлажнению годы почти полностью (до 41 -47 кг/га) устраняет дефицит гумуса в севообороте, а при использовании донника на корм снижает до 381 кг/га [5].

Круговорот органики в севооборотах позволяет оценить возможные потери плодородия из-за выноса питательных веществ из почвы возделываемыми культурами и наличия того или иного количества пара. Исходя из этого, разрабатываются и внедряются севообороты с максимальным возвратом органики в почву и уменьшением доли черного пара, где снижается в большинстве случаев гумус (таблица 3).

Анализ баланса гумуса за ротацию севооборотов показывает, что на варианте, где под вспашку черного пара вносится навоз нормой 40 т/га, наблюдается прирост в содержании общих запасов гумуса и увеличение его на 0,03 и 0,04% или 0,262 и 0,385 т/га в год.

На вариантах с внесением сидеральной массы донника под черный пар бездефицитный баланс гумуса не достигнут. Здесь наблюдается снижение в содержании гумуса, хотя и в меньшей степени, как в пяти-, так и в шестиполь-

Табл. 2

Интенсивность выделения углекислого газа с поверхности почвы под культурами севооборотов в периоды колошения и выметывания, мг/м2 в час (среднее за 1996-2005 гг.)

№ Культура Предшественник Выделилось

севооборота СО2

1 Озимая рожь Пар черный 37,6

3 Пар черный (донник) 48,1

4 Пар черный (эспарцет) 45,8

6 Пар черный (навоз 40 т/га) 49,7

9 Пар черный (донник) 48,2

1 Яровая пшеница Озимая рожь 39,0

2 Горох 45,6

5 Эспарцет 2 г. 44,3

8 Донник (сидерат) 51,4

1 Ячмень Яровая пшеница 33,8

3 Кукуруза 48,4

4 Кукуруза 47,6

6 Просо 53,5

9 Просо 52,7

7 Просо Озимая рожь 27,7

6 Озимая рожь (последействие навоза) 40,1

9 Озимая рожь (последействие донника) 43,3

3 Кукуруза Горох 37,8

4 Яровая пшеница 33,4

10 Кукуруза (бессменный посев) 19,7

Земледелие

Табл. 3

Баланс гумуса в севооборотах

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ы: Год С од * р ж они е гу му са Расход или приход ГУ Г1Г с а

с*е-ооСо- наблюдений Ъ т.1 га +а ротацию с*в-ообор ота в год

рота т."га т.'га

1 199 3 1,7 + 60,9 0

-о д; -0 .7 0 -0 .1 7Ї

1997 1 ,72 6020

-ОД 1 -0 .3^ -0 Д31

200 1 1 .7 1 59£7

2 1996 1 .9 1 6 3,3 3

-ОД 1 -0 .3 3 -0 Д6ІЗ

200 1 1 .90 63.0

3 199 3 1 .9 + 67 ,7 6

-ОД 1 -о і -0 Д ЗЇ

199 9 1 ,93 6 7 ,5 5

6 199 3 1 .9-5 6825

* 0.0 5 * 1 .0^ * о.із;

199" 1 ,99 6 9,30

* 0.0 + + 1 .^ + * 0.33Ї

200 1 2,02 7 0£ +

7 199 3 1 ,3 1 6 3,3 5

-ОД 3 -1 д* -0 .1(31

1997 1 .79 62,3 0

-0Д2 -0 0 -0 .11^

200 1 1 .76 6 1,8

8 199 3 1 ,9 + 6 + ,+ 0

-ОД 1 -0 .17 -0 д

199 9 1 ,83 6 +, 1 3

9 199 6 2,11 7 39 5

-ОД 1 -0 .3 1 -0 Д31

200 1 2.10 7 3,5 +

10 2002 1 ,89 66,1 5

-од; -0 £& -0.33

200 Э 1 .87 6 5.*9

чена в пятипольных севооборотах с донником на сидерит и семипольном севообороте с многолетними травами 0,720,73 т к. е. / га [5].

Для оценки севооборотов проводят расчеты выхода зерна и кормовых единиц с 1 га пашни за минусом семян на посев (таблица 4).

Из приведенных данных видно, что севообороты с донником на сидерит снижают сбор зерна с 1 га по сравнению с контролем на 0,07-0,1 т/га, и только шестипольный севооборот с донником на сидерит, горохом и кукурузой на зерно несколько повышает его на 0,04 т/га.

Использование в севооборотах многолетних трав (эспарцет) также снижает выход зерна по сравнению с контролем на 0,12-0,17 т/га.

Превышают контрольный вариант по выходу зерна с 1 га севооборотной площади только четырехпольный севооборот с внесением навоза на 0,52 т/га, такой же вариант, но без навоза - на 0,2

ном севооборотах, по сравнению с контролем. Так, на варианте с донником на сидерат в пятипольном севообороте уменьшение гумуса составляет 0,31 т/ га за ротацию или 0,062 т/га в год, в шестипольном соответственно 0,21 или

0,035 т/га в год.

Как видно, сидерация снижает падение гумуса по сравнению с контролем соответственно на 0,02 и 0,042 т/га в год. Потери гумуса в год в результате применения донника на сидерат под яровую пшеницу в шестипольном севообороте составляют 0,045 т/га.

Наиболее высокое падение гумуса наблюдается при бессменном посеве кукурузы 0,66 т/га в год.

Как показывают многолетние исследования научных учреждений, в сухостепной и полупустынной зонах в среднем наибольший выход зерна с единицы севооборотной площади достигается в четырехпольных зернопаровых и зернопаропропашных севооборотах, включающих различные группы полевых культур (озимые, ранние и поздние яровые) и в силу разных сроков из вегетации обладающих большей устойчивостью к неблагоприятным погодным условиям [1, 3, 4]. Это позволяет соблюдать и принцип технологического разнообразия, что уменьшает опасность негативного изменения агроэкосистем под влиянием одностороннего антропогенного воздействия.

Исследования, проведенные в засушливой зоне Северного Прикаспия показывают, что наиболее высокая продуктивность отмечена в четырехпольном севообороте с выводными полями многолетних трав (пар черный - 25%, зерновые - 50%, многолетние травы - 25%) - 1,09-1,07 т к. е./ га.

Наименьшая продуктивность отме-

Табл. 4

Выход зерна и кормоединиц с 1 га севооборота, т (среднее за 1993-2005 гг.)

№ сев ооборота Структура паш ни, % Выкод

черный пар зернов Ын зернобобовые травы зерно кормовые единицы

1 25Л 75 Л 1.22 1,41

2 зол еол 20,0 1.33 1,41

3 16 Л 502 16,0 10,0 1.26 1,63

4 125 50Л 12,5 25,0 1.10 1,54

5 125 50 Л 12,5 25,0 1,05 1,47

е 25 Л 75 Л 1,74 1,70

7 25 Л 75 Л 1,42 1,50

0 16 Л еол 16,6 1.15 1,43

9 20 Л еол 20,0 1,12 1,51

10 100,0 1.10 2,04

т/га и пятиполье с горохом - на 0,11 т/га.

По выходу кормовых единиц с 1 га пашни все севообороты превышают контроль. Так, варианты с донником на сидерит на 0,02-0,22 т/га, с эспарцетом -на 0,05-0,13 т/га, с навозом - на 0,38 т/га. И только пятипольный севооборот с горохом остается на уровне с ним.

Выводы. Анализ Таким образом, в связи с недостатком навоза, а также большими затрата-

ми на его транспортировку и внесение применение на каштановых почвах Нижнего Поволжья севооборотов с донником на сидерит и многолетними травами при запашке соломы озимой ржи и листостебельной массы кукурузы повышает нитрификационную способность и биологическую активность почвы, снижает потери гумуса в почве, увеличивает выход кормовых единиц с 1 га севооборотной площади.

Литература

1. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. - М.: Колос. - 367 с.

2. Листопадов И.Н. Агрономическое значение современного севооборота / / Научно-агрономический журнал. - 2005. - №2. - С. 28-34.

3. Лопырев М.И., Макаренко А.С. Агроландшафты и земледелие. - Воронеж: изд-во ВГАУ, 2001. - 168 с.

4. Смутнев П.А., Волынсков В.П. Севооборот в земледелии Нижнего Поволжья // Достижения науки и техники АПК. - 2005. - №7. - С. 5-7.

5. Сухов А.Н., Зволинский В.П., Гулин А.В., Беленков А.И. Биологизация полевых севооборотов в неорошаемом земледелии Прикаспия // Проблемы рационального природопользования аридных зон Евразии / Изд-во Моск. Ун-та. -М., 2000. - С. 77-81.

6. Сухов А.Н., Беленков А.И., Карякин А.Ф., Волынсков В.П., Смутнев П.А. Полевые севообороты в сухостепной и полупустынной зонах Нижнего Поволжья // Ученые записки агрономического факультета ВГСХА: Сб. науч. тр. / ВГСХА. -Волгоград, 2005. - С. 82-91.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.