CC BY
24
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
УДК 631.582: 631.87 (470.44/47)
ЭФФЕКТИВНОСТЬ СРЕДСТВ БИОЛОГИЗАЦИИ В ПОЛЕВЫХ СЕВООБОРОТАХ СУХОСТЕПНОЙ ЗОНЫ НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ
EFFICIENCY FIELD ROTATIONS DEPENDING ON THE USE OF FUNDS BIOLOGIZATION IN THE DRY STEPPE ZONE LOWER VOLGA REGION
А.В. Зеленев1, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Р.Х. Уришев1, аспирант Е.В. Семинченко2, младший научный сотрудник
A.V. Zelenev, R.H. Urishev, E.V. Seminchenko
1 Волгоградский государственный аграрный университет 2Нижне-Волжский НИИ сельского хозяйства - филиал ФНЦ агроэкологии РАН, Волгоградская область, Городищенскийрайон, пос. Областной сельскохозяйственной опытной станции
1 Volgograd State Agrarian University
2Lower Volga research institute of agriculture - a branch FNTS agroecology Russian Academy of Sciences, Volgograd region, Gorodishche district, pos. Regional Agricultural Experimental Station
Эффективный подбор средств биологизации позволяет увеличить возврат органического вещества и элементов питания в почву, повысить баланс гумуса и продуктивность севооборотов. Изучали полевые севообороты: 1) пар черный - озимая пшеница - сорго на зерно - овес (контроль); 2) пар сидеральный (озимая рожь на сидерат) - озимая пшеница - сорго на зерно -овес; 3) пар сидеральный (рыжик на сидерат) - озимая пшеница - сорго на зерно - нут - сафлор - овес; 4) горох - озимая пшеница - нут - сафлор - горох - сорго на зерно - нут - овес. Почва -светло-каштановая. В контроле солома и листостебельная масса убирались с поля. В остальных севооборотах вся нетоварная часть заделывалась в верхний слой почвы. Самый высокий баланс органического вещества отмечается в четырехпольном севообороте с озимой рожью на сидерат +3,33 т/га. Положительный баланс азота обеспечивается в четырех- и шестипольном севооборотах соответственно +40,6 и +16,9 кг/га. По калию наблюдается положительный баланс во всех биологизированных севооборотах, кроме контроля. По фосфору отмечается отрицательный баланс. Наиболее благоприятный баланс гумуса обеспечивается в зернопаропропашном четырехпольном севообороте с озимой рожью на сидерат - +0,16 т/га. Самый высокий выход зерна с 1 га севооборотной площади обеспечивается в этом же севообороте - 1,87 т/га.
Efficient selection biologization funds can increase the return of organic matter and nutrients to the soil, improve the balance of humus and productivity of crop rotation. Studied field crop rotation: 1) black couples - winter wheat - sorghum for grain - oats (control); 2) pairs of green manure (winter rye for a green manure) - winter wheat - sorghum for grain - oats; 3) steam green manure (ginger green manure) - winter wheat - sorghum for grain - chickpea - safflower - oat; 4) peas - winter wheat - chickpea - safflower - peas - sorghum for grain - chickpea - oats. The soil is light brown. In the control straw and leaf-stem mass was removed from the field. In other rotations all non-tradable part is embedded in the top layer of soil. All biological crop rotations are due to the positive balance of organic matter, the highest noted in the fourfold with winter rye on a green manure +3.33 t/ha. A positive nitrogen balance is maintained in the four- and sectionnum crop rotations, respectively, 40.6 and 16.9 kg/ha. As there is a positive balance of potassium in all biologizing rotations except control. As noted negative balance of phosphorus. The most favorable humus balance is maintained in zernopa-ropropashnom fourfold rotation with winter rye on the green manure - +0.16 t/ha. The highest grain yield from 1 ha of crop rotation is provided in the same rotation - 1.87 t/ha.
Ключевые слова: биологизация, органическое вещество, элементы питания, гумус, выход зерна с 1 га севооборотной площади, полевые севообороты, сухостепная зона, светло-каштановая почва, Нижнее Поволжье.
Key words: biologization, organic matter, batteries, humus, grain yield from 1 ha of crop rotation, field crop rotation, dry steppe zone, light chestnut soil, Lower Volga region.
Введение. В современных условиях сельскохозяйственного производства повышение эффективности земледелия осуществляется на основе расширения состава предшественников и применения средств биологизации в полевых севооборотах. Это позволяет уменьшить разрыв круговорота вещества в агроценозе путем вовлечения максимального количества образовавшейся фитомассы в виде соломы, сидеральной и листостебельной массы, которые стабилизируют плодородие почвы за счет органического вещества [1, 3, 6, 10, 11, 12].
Материалы и методы. Исследования проводили на опытном поле НижнеВолжского НИИСХ. Почва опытного участка - светло-каштановая тяжелосуглинистая с содержанием гумуса в пахотном слое 1,74 %, pH почвенного раствора 8,1. Содержание легкогидролизуемого азота 2-7 мг, подвижного фосфора - 3-11 мг и обменного калия - 3040 мг/100 г почвы. Сумма осадков за 2013-2014; 2014-2015 и 2015-2016 сельскохозяйственные годы, соответственно, составила 435,5; 266,8 и 554,8 мм против среднемноголет-него значения 339,7 мм. Повторность четырехкратная. Размещение вариантов опыта рен-домизированное. Площадь опытной делянки 200 м . Высевали озимую пшеницу Камы-шанка 5, овес Голозерный, сорго на зерно Камышинское 31, горох Аксайский усатый 10, нут Приво 1, сафлор Александрит, рыжик Пензяк, озимую рожь Саратовская 7.
Изучали следующие схемы полевых севооборотов с соответствующим набором предшественников, а также эффективность применяемых средств биологизации: 1) зер-нопаропропашной четырехпольный: пар черный - озимая пшеница - сорго на зерно -овес (контроль); 2) зернопаропропашной сидеральный биологизированный четырехпольный: пар сидеральный (озимая рожь на сидерат) - озимая пшеница - сорго на зерно - овес; 3) зернопаропропашной сидеральный биологизированный шестипольный: пар сидеральный (рыжик на сидерат) - озимая пшеница - сорго на зерно - нут - сафлор - овес; 4) зернопропашной биологизированный восьмипольный: горох - озимая пшеница - нут - сафлор - горох - сорго на зерно - нут - овес.
В изучаемых севооборотах применяется общепринятая агротехника полевых культур. В контрольном севообороте солома и листостебельная масса возделываемых культур убирались с поля. Во втором, третьем и четвертом севооборотах вся нетоварная часть полевых культур оставалась на поле и заделывалась в верхний слой почвы тяжелой дисковой бороной. Основная обработка почвы во всех вариантах - чизелева-ние на 0,30-0,32 м с оборотом поверхностного пласта на глубину 0,20-0,22 м орудием 0Ч0-5-40 с многофункциональными рабочими органами модульного типа «РАНЧО» (отвал и широкое долото). Перед дискованием соломы озимой пшеницы и овса, листо-стебельной массы сорго и сафлора вносили аммиачную селитру в расчете 10 кг д.в. на 1 т. В 2013 г. сроки посева озимой пшеницы были перенесены на более позднее время из-за отсутствия осадков. Осенью 2014 г. по этой же причине после посева озимой пшеницы всходы не были получены, а весной 2015 г. они появились изреженные, ослабленные и желтые. В 2015 г. из-за полного отсутствия запасов продуктивной влаги в почве озимую пшеницу не сеяли, а вместо нее как в 2015 г., так и в 2016 г. была посеяна яровая пшеница Камышинская 3. Сидеральные культуры - озимая рожь и рыжик
из-за неблагоприятных осенних условий высевались весной. Остальные культуры севооборотов сеяли вовремя в установленные оптимальные сроки.
Результаты и обсуждение. Круговорот органического вещества в севооборотах позволяет оценить возможные потери плодородия почвы вследствие отчуждения растительных остатков и зерна возделываемых культур с поля, наличия в структуре посевных площадей того или иного количества пара [4, 5]. Исходя из этого, разрабатываются и внедряются севообороты с максимальным возвратом органики в почву и уменьшением доли черного пара, где снижается плодородие почвы. Велико значение в поступлении органического вещества в почву по севооборотам принадлежит соломе, листосте-бельной массе, сидеральным культурам, которые компенсируют потери органики за счет гумификации растительных и корневых остатков, поступающих в почву (таблица 1).
Таблица 1 - Круговорот органического вещества в полевых севооборотах,
т/га севооборотной площади (среднее за 2014-2016 гг.)
№ варианта Севооборот Накопилось Отчуждено Поступило в почву Баланс +
1(к) Зернопаропропашной четырехпольный 5,41 4,29 1,12 -3,17
2 Зернопаропропашной сидеральный четырехпольный 7,07 1,87 5,20 +3,33
3 Зернопаропропашной сидеральный шестипольный 5,82 1,70 4,12 +2,42
4 Зернопропашной восьмипольный 5,62 1,83 3,79 +1,96
Из таблицы 1 видно, что в биологизированных севооборотах меньше отчуждается, но больше поступает в почву органического вещества: в четырех-, шести- и восьми-польном севооборотах соответственно 5,20; 4,12 и 3,79 т/га. В этих севооборотах обеспечивается положительный баланс органического вещества. Самое высокое значение отмечается в четырехпольном севообороте с озимой рожью на сидерат +3,33 т/га, самый низкий - в восьмипольном зернопропашном биологизированном севообороте +1,96 т/га. В контрольном варианте, где нетоварная часть урожая полевых культур убирается с поля, обеспечивается отрицательный баланс органического вещества -3,17 т/га.
На современном этапе развития земледелия естественные источники поступления питательных веществ (корневые и пожнивные остатки, опад, остатки микробного происхождения, азотфиксация бобовыми и свободноживущими микроорганизмами) не компенсируют отчуждения элементов питания с урожаями полевых культур и тем более не пополняют их запасы [7]. При прогрессивных системах земледелия регулирование пищевого режима почв, расширенное воспроизводство почвенного плодородия достигается путем внесения органических удобрений в виде сидератов, соломы и листо-стебельной массы (таблица 2).
Таблица 2 - Круговорот основных элементов питания в полевых
севооборотах, кг/га севооборотной площади (среднее за 2014-2016 гг.)
№ варианта Накопилось Отчуждено Поступило в почву Поступило с учетом аммиачной селитры Баланс +
£ О Рч О £ О Рч О £ О Рч О £ О Рч О £ О Рч О
1(к) 67,7 16,2 44,2 59,7 13,9 33,2 8,0 2,3 11,0 8,0 2,3 11,0 -51,7 -11,6 -22,2
2 97,1 23,9 60,5 43,3 12,5 8,3 53,7 11,4 52,1 83,9 11,4 52,1 +40,6 -1,1 +43,8
3 76,4 17,1 45,1 43,2 10,6 7,1 33,2 6,5 37,9 60,1 6,5 37,9 +16,9 -4,1 +30,8
***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 1 (45) 2017
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
4 82,2 17,4 42,2 53,9 12,1 7,9 28,3 5,4 34,3 49,5 5,4 34,3 -4,4 -6,7 +26,4
Из таблицы 2 видно, что самое высокое количество азота, фосфора и калия на 1 га севооборотной площади накапливается в четырехпольном биологизированном севообороте с озимой рожью на сидерат соответственно 97,1; 23,9 и 60,5 кг/га. Отчуждается с органическим веществом возделываемых культур в биологизированных севооборотах элементом питания меньше, чем в контроле. Положительный баланс азота обеспечивается только в четырех- и шестипольном биологизированных зернопаропропашных севооборотах соответственно +40,6 и +16,9 кг/га, в восьмипольном зернопропашном севообороте баланс отрицательный -4,4 кг/га. По калию наблюдается положительный баланс во всех биологизи-рованных севооборотах, кроме контроля, где он отрицательный. По фосфору во всех вариантах наблюдается отрицательный баланс. Незначительный -1,1 кг/га в четырехпольном зернопаропропашном севообороте, в остальных существенный в шестипольном зернопа-ропропашном -4,1 и в восьмипольном зернопропашном -6,7 кг/га.
Баланс гумуса можно направленно регулировать структурой посевных площадей, чередованием культур в полевых севооборотах, внесением растительных остатков в виде сидератов, соломы, листостебельной массы, сокращением доли черного пара и пропашных культур в структуре биологизированных севооборотов. Наиболее полная биологизация возможна в плодосменных севооборотах, где потери гумуса снижаются в 1,5 и более раз. Принятые в Нижнем Поволжье короткоротационные зерновые севообороты способствуют некомпенсируемым и значительным потерям гумуса, которые достигают 500-700 кг в год на 1 га пашни. Наиболее доступным мероприятием по сокращению дефицитности гумусового баланса является внесение соломы и листостебельной массы полевых культур, что при среднем его количестве 2,5-3,0 т/га уменьшает ежегодный дефицит в 3-4-польных зер-нопаровых севооборотах примерно на 50-100 кг [2]. Увеличение потерь органического вещества усиливало процессы снижения плодородия почвы (таблица 3).
Таблица 3 - Баланс гумуса в полевых севооборотах, т/га _(среднее за 2014-2016 гг.)_
№ варианта Севооборот Гумус
минерализация гумификация баланс+
1(к) Зернопаропропашной четырехпольный 0,77 0,15 -0,62
2 Зернопаропропашной сидеральный четырехпольный 0,48 0,64 +0,16
3 Зернопаропропашной сидеральный шестипольный 0,44 0,44 0,00
4 Зернопропашной восьмипольный 0,53 0,40 -0,13
Из таблицы 3 видно, что наименьшая минерализация гумуса наблюдается в шестипольном полевом севообороте - 0,44 т/га, что ниже контроля на 0,33 т/га. В четырех- и восьмипольном севооборотах потери гумуса соответственно составили 0,48 и 0,53 т/га. Самое высокое накопление гумуса обеспечивается в четырехпольном биоло-гизированном севообороте с озимой рожью на сидерат - 0,64 т/га, что выше контроля на 0,49 т/га. Шестипольный зернопаропропашной и восьмипольный зернопропашной севообороты также превышают контроль по гумификации органического вещества соответственно на 0,29 и 0,25 т/га.
Положительный баланс гумуса складывается в зернопаропропашном четырехпольном севообороте с озимой рожью на сидерат +0,16 т/га. Бездефицитный баланс гумуса обеспечивается в шестипольном севообороте с рыжиком на сидерат. В контроль-
ном зернопаропропашном четырехпольном и восьмипольном зернопропашном севооборотах обеспечивается отрицательный баланс соответственно - -0,62 и -0,13 т/га.
В сухостепной и полупустынной зонах наибольший выход зерна с единицы севооборотной площади обеспечивается в четырехпольных зернопаровых и зернопаро-пропашных севооборотах, включающих различные группы полевых культур с разным сроком вегетации, которые обладают большей устойчивостью к неблагоприятным погодным условиям. Это позволяет соблюдать принцип технологического разнообразия, что уменьшает опасность негативного изменения агроэкосистем под влиянием одностороннего антропогенного воздействия [9, 8]. Для оценки севооборотов рассчитывали выход зерна с 1 га пашни (таблица 4).
Таблица 4 - Выход зерна в полевых севооборотах, т/га севооборотной площади
(среднее за 2014-2016 гг.)
№ варианта Севооборот Зерно
2014 г. 2015 г. 2016 г. среднее
1(к) Зернопаропропашной четырехпольный 1,53 1,25 2,40 1,73
2 Зернопаропропашной сидеральный биологизированный четырехпольный 1,63 1,25 2,73 1,87
3 Зернопаропропашной сидеральный биологизированный шестипольный 1,17 1,29 2,64 1,70
4 Зернопропашной биологизированный восьмипольный 0,88 1,65 2,95 1,83
НСР05 0,06 0,05 0,07 -
Из таблицы 4 видно, что самый высокий выход зерна с 1 га севооборотной площади обеспечивается в зернопаропропашном сидеральном биологизированном четырехпольном севообороте, в среднем за 3 года он составил 1,87 т/га, что выше контроля на 8,1 %. Превышает контрольный вариант по этому показателю зернопропашной биологизированный восьмипольный севооборот на 5,8 %. Шестипольный зернопаропропашной севооборот по выходу зерна находится на уровне с контролем - 1,70 против 1,73 т/га.
Заключение. Для повышения продуктивности полевых севооборотов и плодородия светло-каштановых почв в сухостепной зоне Нижнего Поволжья необходимо внедрять четырехпольный полевой зернопаропропашной биологизированный севооборот с запашкой в почву сидеральной массы озимой ржи и нетоварной части полевых культур. В результате применения этого севооборота обеспечивается положительный баланс органического вещества в почве +3,33 т/га, повышается урожайность зерновых культур на 7,5-9,3 %, увеличивается выход зерна с 1 га севооборотной площади на 8,1 %.
Библиографический список
1. Беленков, А.И. Агротехнические принципы полевых севооборотов зерновой специализации, основной обработки и регулирование плодородия зональных почв в черноземностеп-ной, сухостепной и полупустынной зонах Нижнего Поволжья [Текст]: автореф. дис. доктора с.-х. наук: 06.01.01 / Беленков Алексей Иванович. - Волгоград, 2006. - 44 с.
2. Беленков, А.И. Биологизация полевых севооборотов в сухостепной зоне Волгоградской области [Текст] / А.И. Беленков, А.А. Холод // Поиск инновационных путей развития земледелия в современных условиях: материалы Международной науч.-практ. конференции. Раздел Материалы инновационных научных исследований / ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ. -Волгоград, 2014. - С. 103-108.
3. Беленков, А.И. Плодородие почвы: современная концепция обоснования и решения проблемы [Текст] / А.И. Беленков, И.Ф. Горбунова // Зерновое хозяйство. - 2006. - №3. - С. 25.
4. Дробышев, А.П. Полевые севообороты и их влияние на запасы органического вещества в черноземах Приобья Алтая [Текст] / А.П. Дробышев // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. - 2013. - №5. - С. 13-16.
5. Куликова, А.Х. Дифференциация севооборотов по влиянию на режим органического вещества почвы [Текст] / А.Х. Куликова // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. - 2011. - №2. - С. 27-33.
6. Лошаков, В.Г. Эффективность раздельного и совместного использования севооборота и удобрений [Текст] / В.Г. Лошаков // Достижения науки и техники АПК. - 2016. - Т. 30. - №1. - С. 9-13.
7. Новиков, А.А. Обоснование роли корневых и пожнивных остатков в агроценозах [Текст] / А.А. Новиков, О.П. Кисаров // Научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. - 2012. - №78. - С. 1-10.
8. Постников, П.А. Продуктивность севооборотов при использовании приемов биологи-зации [Текст] / П.А. Постников // Аграрный вестник Урала. - 2015. - №6. - С. 20-23.
9. Севооборот как биологический прием сохранения почвенного плодородия и повышения продуктивности пашни [Текст] / Л.М. Козлова, Т.С. Макарова, Ф.А. Попов, А.В. Денисова // Достижения науки и техники АПК. - 2011. - №1. - С. 16-18.
10. Система адаптивно-ландшафтного земледелия Волгоградской области на период до 2015 года [Текст] / А.Л. Иванов [и др.]. - Волгоград: ФГБОУ ВПО Волгоградская ГСХА, 2009. -304 с.
11. Системы земледелия Нижнего Поволжья [Текст]: учебное пособие / А.Н. Сухов, В.В. Балашов, В.И. Филин и др.; под ред. А.Н. Сухова. - Волгоград: ФГБОУ ВПО Волгоградская ГСХА, 2007. - 344 с.
12. Hallam, M.J. Influence of rate of plant residue addition in accelerating the decomposition of soil organic matter [Text] / M.J. Hallam, W.V. Bartholomen // Soil Sci. Soc. Amer. Prok. - 2003. -№17. - P. 365-368.
Reference
1. Belenkov, A. I. Agrotehnicheskie principy polevyh sevooborotov zernovoj specializacii, osnovnoj obrabotki i regulirovanie plodorodiya zonal'nyh pochv v chernozemnostepnoj, suhostepnoj i polupustynnoj zonah Nizhnego Povolzh'ya [Tekst]: avtoref. dis. doktora s. -- h. nauk: 06.01.01 / Belenkov Aleksej Ivanovich. - Volgograd, 2006. - 44 s.
2. Belenkov, A. I. Biologizaciya polevyh sevooborotov v suhostepnoj zone Volgogradskoj oblasti [Tekst] / A. I. Belenkov, A. A. Holod // Poisk innovacionnyh putej razvitiya zemledeliya v sovremennyh usloviyah: materialy Mezhdunarodnoj nauch. -- prakt. konferencii. Razdel Materialy innovacionnyh nauchnyh issledovanij / FGBOU VPO Volgogradskij GAU. - Volgograd, 2014. - S. 103-108.
3. Belenkov, A. I. Plodorodie pochvy: sovremennaya koncepciya obosnovaniya i resheniya problemy [Tekst] / A. I. Belenkov, I. F. Gorbunova // Zernovoe hozyajstvo. - 2006. - №3. - S. 25.
4. Drobyshev, A. P. Polevye sevooboroty i ih vliyanie na zapasy organicheskogo veschestva v chernozemah Priob'ya Altaya [Tekst] / A. P. Drobyshev // Vestnik Altajskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - 2013. - №5. - S. 13-16.
5. Kulikova, A. H. Differenciaciya sevooborotov po vliyaniyu na rezhim organi-cheskogo veschestva pochvy [Tekst] / A. H. Kulikova // Vestnik Ul'yanovskoj gosudarstvennoj sel'skohozyajst-vennoj akademii. - 2011. - №2. - S. 27-33.
6. Loshakov, V. G. }ffektivnost' razdel'nogo i sovmestnogo ispol'zovaniya sevooborota i udo-brenij [Tekst] / V. G. Loshakov // Dostizheniya nauki i tehniki APK. - 2016. - T. 30. - №1. - S. 9-13.
7. Novikov, A. A. Obosnovanie roli kornevyh i pozhnivnyh ostatkov v agrocenozah [Tekst] / A. A. Novikov, O. P. Kisarov // Nauchnyj zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universi-teta. - 2012. - №78. - S. 1-10.
8. Postnikov, P. A. Produktivnost' sevooborotov pri ispol'zovanii priemov biologizacii [Tekst] / P. A. Postnikov // Agrarnyj vestnik Urala. - 2015. - №6. - S. 20-23.
9. Sevooborot kak biologicheskij priem sohraneniya pochvennogo plodorodiya i povysheniya produktivnosti pashni [Tekst] / L. M. Kozlova, T. S. Makarova, F. A. Popov, A. V. Denisova // Dosti-zheniya nauki i tehniki APK. - 2011. - №1. - S. 16-18.
10. Sistema adaptivno-landshaftnogo zemledeliya Volgogradskoj oblasti na pe-riod do 2015 goda [Tekst] / A. L. Ivanov [i dr.]. - Volgograd: FGBOU VPO Volgogradskaya GSXA, 2009. - 304 s.
11. Sistemy zemledeliya Nizhnego Povolzh'ya [Tekst]: uchebnoe posobie / A. N. Suhov, V. V. Balashov, V. I. Filin i dr.; pod red. A. N. Suhova. - Volgograd: FGBOU VPO Volgogradskaya GSXA, 2007. - 344 s.
12. Hallam, M.J. Influence of rate of plant residue addition in accelerating the decompo-sition of soil organic matter [Text] / M.J. Hallam, W.V. Bartholomen // Soil Sci. Soc. Amer. Prok. - 2003. -№17. - P. 365-368.
E-mail: [email protected]
