CC BY
21
УДК 631.58 + 631.414.4
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИЕМОВ БИОЛОГИЗАЦИИ СЕВООБОРОТОВ С ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЕЙ В ЛЕСОСТЕПИ ПОВОЛЖЬЯ
В. И. Морозов, доктор с.-х. наук, профессор;
М. И. Подсевалов, канд. с.-х. наук, доцент; А. Л. Тойгильдин, канд. с.-х. наук;
А. А. Асмус, соискатель; Н. А. Хайртдинова
ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА», т. 8 (8422) 55-95-75
В агроценозах гороха и вики на фоне органоминеральной системы удобрений солома + Р20К20 по сравнению с минеральным фоном Р20К20 повышается активность бобоворизо-биального симбиоза, урожайность бобовых и обеспечивается более высокая продуктивность паровых звеньев севооборотов с озимой пшеницей. К тому же за счет послеуборочных растительных остатков и сидератов достигается почти полная компенсация потерь гумуса, тогда как в звене с чистым паром даже при внесении 40 т/га навоза дефицит органического вещества составляет 69 %.
Ключевые слова: биологизация, удобрения, солома, гумус, севооборот, урожайность.
В балансе энергетических ресурсов аг-роландшафтных экосистем земледелия лесостепи Поволжья расходная часть не компенсируется приходной. При остром дефиците органического вещества неизбежен риск деградации черноземных почв, что приводит к замедлению роста урожаев и удорожанию продукции растениеводства. Наиболее доступным резервом сохранения почвенного плодородия являются биогенные ресурсы, создаваемые в агроэкосистемах на основе биологизации севооборотов. Однако эта проблема в региональных условиях лесостепи Поволжья слабо исследована.
Цель нашей работы: изучить эффективность приемов биологизации звеньев севооборотов с озимой пшеницей в регулировании режима органического вещества и оценить их продуктивность в зависимости от удобрений.
Методика. Исследования проводятся в стационарном трехфакторном полевом опыте кафедры земледелия Ульяновской ГСХА. Изучение ведется в рамках ротаций 4-х севооборотов на фоне двух органоминеральных систем удобрений. В I, II, III севооборотах 1-ый фон навоз + ЫРК, 2-ой фон солома + ЫРК; в IV севообороте 1 -ый фон сидерат + ЫРК, 2-ой фон сидерат + солома + ЫРК. Предшественники озимой пшеницы в 1-ом севообороте пар чистый, во 2-ом горох, в 3-ем вика, в 4-ом пар си-деральный. Навоз вносили в паровые поля по 40 т/га по 1-ому фону органоминеральных удобрений, солому после ее измельчения при обмолоте зерновых, гороха и вики, а также сидераты (викоовсяную смесь) применяли по 2-ому фону как альтернативному 1-ому. Дозы удобрений рассчитывали на запланированный урожай. В
опытах применяли серийную технику. Учет урожая сплошной. При расчетах прогноза гумусового баланса, накопления массы пожнивно-корневых остатков и соломы руководствовались экспериментальными данными, полученными в стационарных севооборотах [1; 2].
Возделывание гороха и вики на зерно, викоовсяной смеси на зеленое удобрение в паровых звеньях севооборотов обеспечивало освоение дополнительных ресурсов биологического азота посредством бобо-воризобиального симбиоза. Симбиотическая продуктивность гороха и вики повышалась на фоне органоминеральной системы удобрений солома + Р20К20 по сравнению минеральным фоном Р20К20. Внесение соломы в почву под бобовые предшествующей в севообороте яровой пшеницы стимулировало фиксацию азота клубеньковыми бактериями, обогащая почву энергетическим материалом необходимым для улучшения их жизнедеятельности. Продуктивность симбиотической фиксации гороха изменялось от 53,3 до 64,7 кг/га, вики от 35,3 до 45,2 кг/га, вики в смеси с овсом от 27,6 до 31,8 кг/га. Как показали исследования, доля биологического азота гороха составила 37,0...41,2 %, вики 28,0... 32,9 %, вики в смеси с овсом 35,6...36,4 % от накопления азота во всей фитомассе [3].
Максимальная урожайность озимой пшеницы в зависимости от удобрений была обеспечена при размещении по чистому и сидеральному пару соответственно
3,41...3,25 и 3,01...3 т/га. Между тем суммарная зерновая продуктивность звеньев севооборотов с горохом и викой превышает звено пар чистый - озимая пшеница соответственно в 1,47...1,55 и 1,37...1,47 раза (таблица).
Урожайность полевых культур в паровых звеньях севооборотов (в среднем за 2003-2006 гг.)
№ Звено Урожайность, т/га № Звено Урожайность, т/га
п/п севооборота 1 фон 2 фон п/п севооборота 1 фон 2 фон
Пар чистый Вика 1,83 1,95
1 Озимая пшеница 3,41 3,25 3 Озимая пшеница 2,87 2,84
Выход зерна 1,71 1,63 Выход зерна 2,35 2,40
Горох 2,31 2,39 Вика+овес сидер 19,3 19,9
2 Озимая пшеница 2,71 2,67 4 Озимая пшеница 3,01 3,0
Выход зерна 2,51 2,53 Выход зерна 1,51 1,50
Следует отметить, что эффективность видов пара была неодинаковой по годам. Дисперсионный анализ урожайности озимой пшеницы за 2003, 2004, 2006 гг. показал, что 87...98 % изменений урожайности вызваны влиянием предшественников в севооборотах и лишь 0,7...1,3 % связаны с применением органо-минеральных систем удобрений. В 2005 году вклад предшественника в формирование урожайности составил 53 %, а удобрений 23 %. Такие различия в эффективности предшественников и удобрений в разные годы обусловлены изменчивостью метеоусловий. Однако если судить по урожайности результаты исследований показали, что действие и взаимодействие в севооборотах фонов удобрений: солома + ЫРК, сидераты + ЫРК, сидераты + солома + ЫРК не уступают по эффективности органо-минеральной системе удобрений навоз + ЫРК.
Требования научных принципов земледелия состоят не только в получении запланированных объемов продукции растениеводства, но и в сохранении почвенного плодородия, важнейшим показателем которого является содержание гумуса. Роль гумуса почвы определяется, прежде всего, тем, что в органической форме содержится до 98 % и более азота и от 20 до 50 % фосфора [4]. Гумус обеспечивает повышение активности почвенно-биотических процессов, образование агрономически ценных структурных агрегатов, усиливает водоудерживающую способность почвы, повышает эффективность минеральных удобрений и выполняет целый ряд других функций [9; 5; 7; 8; 10]. По мнению ряда авторов восполнение потерь гумуса следует обеспечивать за счет создаваемого в агроценозах органического вещества, чтобы избежать неоправданно высоких затрат на применение органических удобрений [6]. Эти же авторы отмечают, что в развитии практических аспектов проблемы органического вещества почвы недооценивается роль растительных остатков возделываемых полевых культур. А потому более доступным, но еще слабо реализуемым резервом воспол-
нения потерь гумуса, являются биогенные ресурсы, создаваемые в агроэкосистемах на основе биологизации севооборотов -биогенной интенсификации земледелия.
В наших опытах приходная часть органического вещества формировалась за счет сидератов, соломы и растительных остатков полевых культур после уборки урожая, а также внесения навоза (рис. 1). В паровых звеньях севооборотов поступление органического вещества в почву было не одинаковым. Меньше всех растительных остатков поступало в звене севооборотов с чистым паром 1,32 т/га по 1-ой системе удобрений и 3,67 по 2-ой. Внесение в чистом пару навоза 40 т/га уменьшало дефицит органического вещества. В звеньях с занятым паром за счет пожнивно-корневых остатков и соломы, предшествующей в севообороте яровой пшеницы, а также гороха и вики поступление органического вещества составило почти столько же, сколько по первой системе удобрений, где вносится 40 т/га навоза. В общем количестве послеуборочных остатков поступающих под озимую пшеницу, после гороха и вики во второй системе удобрений превалирует солома, представляющая емкий источник энергетического материала в оптимизации органического вещества как альтернатива навозу, что позволяет обходиться меньшими затратами техногенных ресурсов. В паровом звене создается острый дефицит органического вещества, а потому применение соломы здесь является обязательным агротехническим приемом в сочетании с навозом или без навоза.
Принцип биологизации земледелия предполагает изучение биотического круговорота вещества в системе «почва - растение -удобрение» с учетом объема минерализации и гумификации органического вещества, выноса и возврата биогенных элементов питания растений в ротациях севооборотов. Количественная оценка круговорота вещества и энергии может быть дана по прогнозу баланса гумуса, т. е. по разности между расходом и приходом органического вещества.
пар чистыи-озимая пиеница
3,67
горох-
озимая пшеница 6,17 5<
вика -озимая пиенвд
6,17
5,73
вжоовес (сидерат)
7,28
4,61
1 фон 2 фон
1 фон 2 фон
1 фон 2 фон
З фон 4 фон
□ ПКО яровой пшеницы
□ Солома ■ Навоз
В ПКО гороха, вики и вики с овсом
□ Сидерат
Рис. 1. Накопление и поступление фитомассы в паровых звеньях севооборотов в среднем за 2003-2006 гг., т/га (абсолютно сухое вещество)
Расчеты показали, что при сложившейся структуре источников энергетического материала некомпенсированные потери гумуса в паровом звене по 1-ой системе удобрений могут составить 1103 кг/га или 69 % к объему его минерализации и только одна треть его покрывается за счет навоза 40 т/га (24 %) и пожнивнокорневых остатков яровой пшеницы (7 %). По 2-ой системе удобрений, где в чистом пару не вносился навоз, некомпенсированные потери возросли до 1239 кг/га или до 79 % от объема минерализации и только 21 % потерь гумуса возмещено за счет послеуборочных остатков яровой пшеницы (солома и пожнивнокорневые остатки).
В звене севооборота горох - озимая пшеница прогноз баланса гумуса по 1-ой и 2-ой системам удобрений сложился с небольшим дефицитом соответственно 147 и 144 кг/га или 20 % к объему минерализации в обоих случаях. Однако если по 1-ой системе удобрений только 51 % потерь гумуса покрывается за счет навоза, а 29 % за счет послеуборочных остатков яровой пшеницы и гороха, то по 2-ой системе 80 % потерь компенсируется за счет биогенных ресурсов агроэкосистемы. Аналогичные закономерности характерны для звена севооборота вика - озимая пшеница. В сидеральном пару при использовании викоовсяной смеси на зеленое удобрение в сочетании с соломой яровой пшеницы и послеуборочными растительными остатками создается почти бездефицитный баланс органического вещества (89 %).
В звеньях севооборотов с горохом и викой на зерно, викоовсяной смесью на зеленое удобрение обеспечивается накопление биологического азота за счет повышения активности бобоворизобиально-го симбиоза, особенно на фоне солома + Р20К20. Тем самым укрепляется энергетический потенциал и азотный фонд почвы и улучшается ее биогенность.
Выводы.
1. Утилизация соломы в органоминеральной системе удобрений солома + Р20К20 по сравнению с минеральным фоном Р20К20 обеспечивает повышение урожайности гороха и вики на зерно и викоовсяной смеси на зеленое удобрение в паровых звеньях севооборотов благодаря активности бобоворизобиального симбиоза.
2. Продуктивность симбиотической фиксации азота гороха изменялась в зависимости от фонов удобрений от 53,3 до 64,7 кг/га, вики от 35,3 до 45,2 кг/га и вики в смеси с овсом от 27,6 до 31,8 кг/га или
37.0...41.2 %, 28,0...32,9 %, 35,6...36,4 % соответственно к общему его накоплению в фитомассе.
3. Максимальная урожайность озимой пшеницы была получена по чистому и сидеральному пару по 1-ому и 2-ому фонам удобрений соответственно 3,41...3,25 и
3.01...3 т/га. Наибольшие изменения урожайности вызваны влиянием предшественников. Между тем суммарная зерновая продуктивность звеньев севооборотов с горохом и викой значительно превышает звено с чистым паром.
Рис.2. Структура источников энергетического материала для компенсации потерь гумуса в паровых звеньях севооборотов за 2003...2006 гг.
4. В звеньях севооборотов с занятым и сидеральным паром применение соломы и сидератов обеспечивало компенсацию потерь гумуса без внесения навоза на 80, 73 и 89 %, тогда как в севообороте с чистым паром при внесении 40 т/га навоза дефицит баланса органического вещества достигает 69 %.
Литература
1. Морозов, В. И. Продуктивность интенсивных севооборотов и динамика содержания гумуса и общего азота в выщелоченном черноземе лесостепи Поволжья /
B. И. Морозов, М. И. Подсевалов, А. X. Куликова и др. // Агрохимия. - № 4. - 1989. -
C. 56-62.
2. Морозов, В. И. Влияние севооборотов на баланс гумуса в выщелоченном черноземе лесостепи Поволжья / В. И. Морозов,
А. X. Куликова, М. И. Подсевалов // Агрохимия. - № 10. - 1994. - С. 3-10.
3. Подсевалов, М. И. Активность бобово-ризобиального симбиоза гороха и вики и их агротехническая эффективность при биологизации паровых звеньев севооборотов / М. И. Подсевалов, Н. А. Хайртдинова // Акту-
альные вопросы аграрной науки и образования, Т 1. - Ульяновск, 2008. - С. 140-144.
4. Воробьев, С. А. Севообороты интенсивного земледелия / С. А. Воробьев. - М.: Колос, 1979. - 368 с.
5. Минеев, В. Г. Экологические проблемы агрохимии / В. Г. Минеев. - Изд-во Московского университета, 1988.
6. Кирюшин, В. И. Концепция оптимизации режима органического вещества почв в агроландшафтах / В. И. Кирюшин, В. Ф. Га-нжара, И. С. Кауричев и др. - М.: Изд-во МСХА, 1993. - 99 с.
7. Кирюшин, В. И. Экологизация земледелия и технологическая политика /
В. И. Кирюшин. - М.: 2000. - 473 с.
8. Кирюшин, В. И. Экологические основы земледелия / В. И. Кирюшин. - М: Колос, 1996. - 366 с.
9. Кононова, М. М. Органическое вещество почвы, его природа, свойства и методы изучения / М. М. Кононова. - М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 314 с.
10. Лыков, А. М. Органическое вещество пахотных почв Нечерноземья / А. М. Лыков, А. И. Еськов, М. Н. Новиков. - М., 2004. - 630 с.
