CC BY
11УДК 631.582.9
ЭФФЕКТИВНОСТЬ СЕВООБОРОТОВ В АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМАХ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
ВЛАДИМИРСКОГО ОПОЛЬЯ
И.Ю. Винокуров1, к.х.н., О.С. Чернов1, к.с.-х.н., А.А. Корчагин1,2, к.с.-х.н.
^Владимирский НИИСХ
2Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г.Столетовых
E-mail: [email protected]
По результатам многолетних стационарных опытов разработаны агробиологические основы формирования севооборотов зерновой специализации для адаптивно-ландшафтных систем земледелия на серой лесной почве. В севообороте черный пар - озимая пшеница - овес + многолетние травы - многолетние травы 1 г.п. - многолетние травы 2 г.п. - ячмень при 50 %-ной насыщенности зерновыми продуктивность 1 га севооборотной площади для различных ротаций находилась в интервале 24,9-25,8 ц зерн. ед. при урожайности зерновых 37,7- 40,7 ц/га. За ротацию было внесено 40 т/га навоза и суммарно 340 кг д.в./га NPK. Наибольшая продуктивность 1 га севооборотной площади (33,4 ц/га зерн.ед.), с максимальной в опыте урожайностью зерновых культур (37,2 ц/га) отмечена в плодосменом севообороте (картофель - ячмень - пар занятый (однолетние травы) -озимая пшеница - зернобобовые - яровая пшеница) при насыщенности зерновыми и зернобобовыми 66,7 %. В севообороте за ротацию было внесено 80 т/га навоза и 920 кг д.в./га минеральных удобрений. В первой ротации все системы удобрений обеспечили положительный баланс азота, который составлял от 0,9 до 517 кг/га. Доля биологического азота в зависимости от доз азотных удобрений варьировала в интервале 8,5-25,3 %.
Ключевые слова: система севооборотов, предшественники, продуктивность, серая лесная почва, адаптивно-ландшафтные системы земледелия, Владимирское ополье.
В последние десятилетия задачи растениеводства решаются с учетом агроэкологических ограничений, то есть рационального земледелия, предусматривающего ограничение потерь природных ресурсов. Среди природных ресурсов важное место занимает почвенное плодородие. Сочетание высокой урожайности и сохранение плодородия достигается оптимальным использованием двух факторов: систем удобрения и севооборотов.
В Нечернозёмной зоне для решения указанной задачи получило распространение чередование культур по принципу плодосмена или рациональной куль-туросмены. Однако, создающиеся при этом многопольные севообороты, часто не вписывались в специализацию сельскохозяйственного производства и сдерживали её развитие. Наиболее сложной задачей оказалась оптимальная специализация севооборотов зернового направления, хотя в Нечернозёмной зоне известны примеры положительного решения этого вопроса при насыщенности зерновыми культурами до 66-85 %.
Во Владимирском НИИСХ изучение возможности насыщения севооборотов зерновыми культурами начато с 1980 г. [1]. Результаты этих исследова-
ний легли в основу многолетнего агро-ландшафтного стационарного опыта, заложенного в 1996 г. [2, 3]. В пяти шестипольных севооборотах изучали влияние предшественников и систем удобрения различной интенсивности на продуктивность пашни и урожайность зерновых культур. Схема севооборотов и нормы применения удобрений представлены в таблице 1. Доля зерновых в структуре посевных площадей варьировала в интервале от 50,0 до 66,7 % [4, 5].
Цель исследований - по результатам многолетних стационарных опытов разработать агробиологические основы формирования севооборотов зерновой специализации для адаптивно-ландшафтных систем земледелия.
Исследования проводятся с 1997 г. [6]. Ежегодно севообороты развёрнуты в пространстве в двух временных закладках (табл. 1). При этом в схемы 3-5 севооборотов, в основном во второй ротации, были внесены некоторые изменения, в результате которых их структура стала больше соответствовать экстенсивным севооборотам, хотя минеральные удобрения использовали в высоких дозах.
Почва ландшафтного стационар-
ного опыта характеризовалась следующими агрохимическими показателями: содержание гумуса от 1,98 до 3,85 %, подвижных форм фосфора (по Кирсанову) - 86-176 мг/кг; обменного калия (по Масловой) - 163 -375 мг/кг почвы, что соответствует повышенному и высокому уровню обеспеченности; рНкс| - 5,2-5,6; Нг - 2,27-5,95; сумма поглощенных оснований - 17,85- 23,96 мг-экв./100 г почвы.
Исследования проводили на четырех уровнях интенсивности: экстенсивный, поддерживающий, средний, интенсивный. Нормы удобрений рассчитывали под урожай 20-40 ц зерн. ед./га с учётом исходного содержания подвижных форм элементов питания.
В первом (зернопаротравяном) севообороте под яровые культуры вносили ^РК)30, под озимую пшеницу - навоз 40 т/га и N. В других севооборотах интенсивность применения удобрений повышали (табл. 2). Каждый севооборот изучали на двух фонах минерального питания. Фосфорно-калийные удобрения вносили под основную обработку почвы, азотные - под предпосевную культивацию перед посевом яровых культур и весной в подкормку в посевах озимых. Применяли амми-
№ 3 (81) 2017
g/iaduMipckiü ЗемдеШецТ)
1. Схемы севооборотов стационарного опыта
Севооборот Первая ротация Вторая ротация Третья ротация
1 Черный пар - озимая пшеница - овёс + многолетние травы -многолетние травы 1 г.п. - многолетние травы 2 г.п. - ячмень Черный пар - озимая пшеница- овес + многолетние травы -многолетние травы-1 г.п. - многолетние травы 2 г.п. - ячмень Черный пар - озимая пшеница - овёс + многолетние травы -многолетние травы 1 г.п. - многолетние травы 2 г.п. - ячмень
2 Занятый пар- озимая рожь - овес + многолетние травы -многолетние травы 1 г.п. - многолетние травы 2 г. п. - яровая пшеница Занятый пар - озимая рожь овес - многолетние травы 1 г.п. многолетние травы 2 г.п. - яровая пшеница Занятый пар - озимая рожь - овёс + многолетние травы -многолетние травы 1 г.п. - многолетние травы 2 г.п. - яровая пшеница
3 Занятый пар + многолетние травы многолетние травы 1 г,п. - многолетние травы 2 г.п. - озимая рожь -яровая пшеница - овес + многолетние травы Однолетние травы* -многолетние травы 1 г.п. - многолетние травы 2 г.п. - озимая рожь -яровая пшеница - овес Многолетние 1равы 1 г.п. - многолетние травы 2 г.п. - озимая рожь - яровая пшеница - овёс -ячмень + многолетние травы
4 Занятый пар + многолетние травы -многолетние травы 1 г.п. - многолетние травы 2 г.п. - озимая пшеница-картофель - яровая пшеница Однолетние травы многолетние травы 1 г.п. - многолетние травы 2 г.п. - озимая пшеница-картофель - яровая пшеница Многолетние травы 1 г, п. - многолетние травы 2 г. п. - озимая пшеница - картофель -яровая пшеница -ячмень + многолетние травы
5 Занятый пар - озимая пшеница - зернобобовые - яровая пшеница -картофель - ячмень Однолетние травы-озимая пшеница зернобобовые -яровая пшеница -картофель - ячмень Клеверный пар -озимая пшеница -зернобобовые - яровая пшеница - картофель -ячмень + клевер
* курсивом обозначены корректировки схем севооборотов в различных ротациях.
2. Продуктивность и отзывчивость севооборотов на внесение минеральных удобрений
Первая и вторая ротации севооборотов Третья ротация севооборотов
Сево фон продукта отзывчивое фон продукта отзывчивое
ооор удобрений вностъ, ц тькКРК, удобрений вностъ, ц тькОТК,
от (сумма за зерн. кг зерн.ед./ (сумма за зерн. кг зерн.ед..'
ротацию) ед./га кг д.в. ротацию) ед./га кг д.в.
1 Навоз 40 т 22.5 - Навоз 40 т + 23.3 -
N30
Навоз 40 т + Навоз 40 т +
КГмоРаоКлбо 22.9 33.6 ИпоРбоКбо 24.9 51,9
2 Навоз 40 т + Навоз 40 т +
№аРюоК1бо 23.0 39.5 ЫпоРюКто 27.3 52,8
Навоз 40 т + Навоз 40 т +
№юРшКзю 24.0 21.6 №95РшК145 27.6 26,3
3 №МРЖ|К455 24.3 16.2 №85Р22:К225 27.0 18,6
№боР23оКяо 25.4 13.8 №б;Рз<цКза; 26.9 16,5
4 ЫдаРпоКда 25.6 15.8 №15Р25Ж255 30.0 21,8
№ЮРШКэт5 29,4 14.2 №О;РЗ4?КЗ4; 31,6 17,3
5 Навоз 60 т + Навоз 60 т +
№40Р90Кзю 26.2 21.2 №боР:шК22о 30,9 25,7
Навоз 80 т + Навоз 80 т +
№боРкюКзбо 30,5 19.8 №О5РЗ1;КЗЗ5 33,8 19,2
НСР095 0.9-1.8 1,3-2,2
ачную селитру (34,4 % д.в.), двойной суперфосфат (43,0 % д.в.) и хлористый калий (56,0 % д.в.). Подстилочный полуперепревший навоз влажностью 77 % (среднее содержание N - 0,47 %; Р2О5 -0,29 %; К2О - 0,60 %) заделывали в трёх севооборотах в паровых поля под посев
озимых культур.
Представленные результаты исследований получены на фоне применения общепринятой в Нечерноземной зоне отвальной технологии обработки почвы.
Повторность опыта 4-х кратная. Об-
щая площадь делянки 140 м2, учетной - 44 м2. Статистическую обработку данных осуществляли методом дисперсионного анализа с использованием пакета программ Statistica 6.
Вторая ротация в связи с изменением структуры севооборотов и норм удобрений рассматривается как переходная между первой и третьей, поэтому ее параметры отдельно не выделены, а приведены как средние вместе с данными первой ротации. При этом, с одной стороны, усредненные параметры севооборотов первой и второй ротации близки к величинам соответствующих показателей севооборотов третьей ротации. С другой, все параметры третьей ротации имеют тенденцию к росту, по сравнению с соответствующими усредненными величинами первой и второй ротации.
В своей работе вместо достаточно широко распространенного показателя «окупаемость туков зерном» мы используем «отзывчивость севооборота на NPK». На наш взгляд, применение показателя «окупаемость туков зерном» связанно с серьезными ограничениями, поскольку масса зерна, приходящаяся на 1 кг внесенных туков, включает, наряду с вкладом минеральных удобрений, еще и вклад потенциального плодородия почвы. Его выделение предполагает наличие абсолютного контроля, который не всегда предусматривается в агроландшафтных опытах. «Отзывчивость севооборота на NPK» более корректный термин, отражающий суть известного феномена, связанного с падением окупаемости зерном при повышении дозы удобрения. При его использовании нет особой необходимости в разделении вклада потенциального плодородия бонитета почвы и дозы внесенных туков. Сравнение показателей отзывчивости севооборотов к NPK четко демонстрирует тенденцию их падения с ростом суммарной дозы минеральных удобрений за ротацию (табл. 2). При этом оно намного выше на фоне внесения навоза.
Сочетание экстенсивных схем севооборотов 3-5 с внесением доз удобрений, соответствующих интенсивному уровню, по-видимому, стало причиной их неэффективности во второй ротации. Замена однолетних трав на такую интенсивную культуру как ячмень с подсевом многолетних трав существенно улучшило параметры этих севооборотов в третьей ротации.
В сельскохозяйственной практике для оценки эффективности севооборотов используют их суммарную продуктивность за ротацию, выраженную в зерновых единицах, урожайность зерновых и выход зерна, однако их при-
Владимирски Земледелец*
№ 3 (81) 2017
3. Урожайность зерновых культур и продуктивность севооборотов, 2009-2015 гг. (3-я ротация, 2-я закладка)
Урожайн ость Выход с 1 га
Сев ообо Схема севооборота (насыщение зерновыми Фон удобрения севооборотной площаян. ц
рот культурами, %) за ротацию ц/га зерновых единиц зерна
1 Чёрный пар - озимая пшеница - овес + многолетние травы - навоз 40 т + N30 36.1 23.3 18,0
многолетние травы 1 г .и. - навоз 40 т + 37.7 24.9 18,9
многолетние травы 2 г.п. - №2оРбоК«>
ячмень (50 Уо)
2 Занятый пар - озимая рожь -овёс + многолетние травы - навоз 40 т + №ЖР7ОК™ 32.3 27.3 16,1
многолетние травы 1 г .п. - навоз 40 т + 31,8 27.6 15,9
многолетние травы: 2 г .п. - №«Р145К145
яровая пшеница (50 %)
3 Многолетние травы 1 г. п. - №8 ;Р225К225 30.3 27.0 20.2
многолетние травы 2 г.п. - №6:"Р305К305 29,8 26.9 19,8
озимая рожь - яровая пшеница
- овёс - ячмень + многолетние
травы (66,7 %)
4 Многолетние травы 1 г.п. - №15Р255К2М 30.5 30.0 15.2
многолетние травы 2 г.п. - №МР345К345 30.8 31.6 15,4
озимая пшеница - картофель -
яровая пшеница - ячмень +
многолетние травы (50 %|
5 Картофель - ячмень + клевер -клеверный пар - озимая навоз 60 т + №ЗОР220К220 31.6 30.9 15,8
пшеница - зернобобовые - навоз 80 т + 33.3 33.8 16,7
яровая пшеница (50 %) №(мРз15Кж
4. Баланс азота в севооборотах, кг/га [6]
Показатель Севооборот
1 2 3 4 5
система удобрений
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Внесено азота с минеральными удобрениями, кг/га 0 17 15 35 47 60 63 85 57 77
Приход 382 505 531 661 761 859 813 980 855 1061
Расход 381 475 402 434 447 478 441 462 707 778
Баланс 0,9 30,3 129 227 315 380 372 517 149 283
Интенсивность баланса, % 100 106 132 152 170 179 184 212 121 136
Доля биологического азота, % 25,3 19,8 19,7 16,0 14,1 12,3 13,7 10,6 10,7 8,5
менение неоднозначно (табл. 3). Так, по первому из перечисленных критериев наиболее эффективным был пятый плодосменный севооборот (30,933,8 ц/га), а также четвёртый зернотра-вянопропашной - 30,0-31,6 ц зерн. ед. с 1 га севооборотной площади. По второму критерию выделился первый севооборот (36,1-37,7 ц/га), по третьему - третий севооборот с долей зерновых 66,7 % (19,8-20,2 ц/га).
Высокая урожайность зерновых культур отмечена на фоне органоми-неральных систем удобрения разной
интенсивности. В пятом плодосменном севообороте без полей многолетних трав она составила 33,3-31,6 ц/га, во втором зернотравяном - 31,832,3 ц/га. В первом зернопаротравя-ном севообороте при 50 %-ном насыщении его зерновыми выхода зерна с 1 га пашни составил 18,0-18,9 ц. Выход зерновых единиц в зернотравяных севооборотах слабо зависел от доз удобрения и набора культур. Так, во втором и третьем севооборотах с насыщенностью зерновыми 50 и 66,7% соответственно применяли органо-
минеральную и минеральную системы удобрения. При этом продуктивность второго севооборота составила 27,3-27,6 ц зерн. ед./га севооборотной площади, а третьего 26,9-27,0 ц зерн. ед./га севооборотной площади.
Самый низкий уровень продуктивности в опыте (23,3-24,9 ц/га севооборотной площади) отмечен в первом (зернопаротравяном) севообороте при поддерживающем уровне органомине-ральной системы удобрения, что, по-видимому, обусловлено отсутствием применения минеральных удобрений под яровые культуры.
Несмотря на однотипность схем первого и второго севооборотов, замена чёрного пара занятым, озимой пшеницы озимой рожью, ячменя яровой пшеницей несколько снижала урожайность зерновых культур (с 36,1-37,7 ц/га до 31,8-32,3 ц/га), даже при увеличении доз минеральных удобрений. Это указывает на важность подбора предшественников культур в севообороте, способа содержания парового поля, при правильном подходе к которому можно обеспечить высокую урожайность зерновых в зернопаротравяных севооборотах даже при невысоких нормах внесения удобрения.
Сравнение зернотравяного (третьего) и зернотравянопропашного (четвёртого) севооборотов показало, что замена овса на картофель и озимой ржи на озимую пшеницу позволило увеличить продуктивность с 26,9-27,0 до 30,0-31,6 ц зерн. ед./га севооборотной площади. Причем на фоне высоких доз удобрений величина этого показателя различалась незначительно.
Выход зерна с 1 га пашни был обусловлен насыщением зерновыми культурами, их чередованием в севообороте и уровнем применения удобрений. Самая высокая величина этого показателя отмечена в третьем зерно-травяном севообороте - 19,8-20,2 ц/га. В пятом плодосменном севообороте она составляла 15,8-16,7 ц/га, в первом зернопаротравяном - 18,0-18,9 ц/га севооборотной площади. Выход зерна во втором севообороте был равен всего 15,9-16, ц/га, что обусловлено его структурой и подбором предшественников. В четвёртом севообороте, где зерновые занимали два поля из шести, выход зерна на высоком фоне минеральной системы удобрения составил 15,2-15,4 ц/ га пашни.
Баланс азота при всех системах удобрения был положительным -от 0,9 кг/га в первом до 517 кг/га в четвертом севооборотах (табл. 4). Самое высокое в опыте его накопление отмечено в третьем и, особенно, в четвертом севооборотах при минеральной
№ 3 (81) 2017
¡¡/¡аЗтшрсШ ЗемдеШецТ)
системе удобрений (315-517 кг/га). Интенсивность баланса в этих вариантах составляла от 170 до 212 %, что может приводить к нежелательным экологическим последствиям.
Значительный интерес представляет доля биологического азота в приходной статье баланса. Максимальной в опыте она была в первом парозернотравяном севообороте, в котором азотные удобрения не применяли (25,3 %). По мере увеличения дозы минерального азота доля биологических форм этого элемента снижалась и достигала минимума в пятом плодосменом севообороте (8,5 %).
Таким образом, на основе приведенного анализа эффективности мы предлагаем две структуры севооборотов:
зернопаротравяной (черный пар -озимая пшеница - овёс с подсевом многолетних трав - многолетние травы 1 г.п. - многолетние травы 2 г.п. - ячмень), в котором на фоне органомине-
ральной системы удобрения (навоз 40 т/га в сочетании с 340 кг д.в./га NРК за ротацию) уровень продуктивности достигает 23,5 ц зерн.ед./га, а средняя урожайность зерновых - 35,1 ц/га;
плодосменный (картофель - ячмень - пар занятый - озимая пшеница - зернобобовые - яровая пшеница), в котором при использовании органомине-ральной системы удобрения (навоз 80 т/га в сочетании с 920 кг д. в./га NРК за ротацию) продуктивность составляет 33,5 ц зерн.ед./га, средняя урожайность зерновых - 35,2 ц/га.
Литература
1. Волощук А.Т. Чередование культур (севообороты)// Владимирский земледелец. 1995. №2(8). С. 2-10.
2. Модель адаптивно-ландшафтного земледелия Владимирского Ополья / под ред. В.И. Кирюшина, А.Л. Иванова. М.: Агроконсалт, 2004. 456 с.
3. Адаптивно-ландшафтные особенности земледелия Владимирского Ополья / под ред. А.Т. Волощука. М.,
2004. 444 с.
4. Оптимизация севооборотов в адаптивно-ландшафтных системах земледелия Владимирского ополья / И.Ю. Винокуров, О.С. Чернов, А.А. Корчагин и др.// Владимирский земледелец. 2016. №3(77). С. 2-8.
5. Значение севооборотов в адаптивно-ландшафтных системах Владимирского ополья/ А.А. Корчагин, И.Ю. Винокуров, О.С. Чернов и др.// Системы интенсификации земледелия как основа инновационной модернизации аграрного производства: коллективная монография. Суздаль: изд-во ВНИИСХ, 2016. С. 57-60.
6. Корчагин А.А. Теоретические и практические основы формирования пространственно-дифференцированных технологий точного земледелия (на примере гетерогенного почвенного покрова Владимирского ополья). Владимир: Рост, 2010. 144 с.
EFFICIENCY OF CROP ROTATIONS IN THE ADAPTIVE-LANDSCAPE SYSTEMS OF FARMING OF VLADIMIR OPOLIE
I.Yu. Vinokurov, O.S. Chernov, A.A. Korchagin
According to the results of perennial stationary experiments, the agrobiological basis for the formation of crop rotations of grain specialization for adaptive-landscape farming systems on gray forest soil was developed. In a crop rotation "bare fallow, winter wheat, oat + perennial grasses, perennial grasses of the first year of use, perennial grasses of the second year of use, barley" with the 50 % saturation by cereals, the productivity of 1 ha of the area was in the interval from 2.49-2.58 tons of grain units with the yield of cereals of 3.77-4.07 t/ha for different rotations. Over the rotation, it was introduced 40 t/ha of manure and 340 kg/ha of active substances (a.s.) of NPK. The greatest productivity of 1 ha of crop rotation area (3.34 t/ha of grain units) with the maximal in the experiment productivity of cereals (3.72 t/ha) was registered in the following crop rotation: potato, barley, seeded fallow (annual grasses), winter wheat, legumes, spring wheat with the saturation by cereals and legumes of 66.7 %. It was applied 80 t/ha of manure and 920 kg/ha (a.s.) of mineral fertilizers over a rotation of the crop rotation. In the first rotation, all fertilizer systems ensured a positive nitrogen balance, which was from 0.9 kg/ha to 517 kg/ha. The portion of biological nitrogen varied from 8.5 % to 25.3 % depending on doses of nitrogen fertilizers.
Keywords: crop rotation system, forecrops, productivity, gray forest soil, adaptive-landscape systems of farming, Vladimir Opolie.
УДК 631.874
АГРОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ОЗИМЫХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР НА ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВАХ В СЕВООБОРОТАХ ВЕРХНЕВОЛЖЬЯ
Н.В. Шрамко, к. с.- х. н., Г.В. Вихорева — Ивановский НИИСХ
Е-mail: [email protected]
На дерново-подзолистых почвах Ивановской области изучена (2012-2016 гг.) агроэкономическая эффективность биологизированных севооборотов с разной долей насыщения зерновыми, в том числе озимыми, парами и бобовыми травами, а также возможность бессменного возделывания зерновых культур. Оптимальный вариант использования пашни - биологизированные севообороты, насыщенные на 40-50 % многолетними травами, 50-60 % зерновыми культурами, в том числе 20 % озимыми. Их продуктивность может составлять 34,1-38,5 ц зерн. ед./га. Экономически выгодны 5-6-польные севообороты, на 40-50 % насыщенные многолетними бобовыми травами. Наиболее
^¿duMipckiu ЗемлеЭЪдецТ)
№ 3 (81) 2017
