CC BY
42
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
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.
