CC BY
16
УДК 631.582:551.524/.579:631.559:631.417.2
Основа эффективного использования природных ресурсов в севооборотах
А.С. АКИМЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук
Всероссийский НИИ земледелия и
защиты почв от эрозии,
ул. К. Маркса, 70б, г Курск, 305021,
Россия
Е-mail: vnizem@kursknet. ru
Закономерности в накоплении агро-ценозами энергии, связаннные с потреблением теплоты и воды, дают возможность прогнозировать урожайность культур в севооборотах, а также проводить контроль за балансом гумуса и содержанием элементов минерального питания.
Ключевые слова: севооборот, тепло-влагообеспеченность, энергия, урожайность, азот, гумус.
Для цитирования: Акименко А.С. Основа эффективного использования природных ресурсов в севооборотах // Земледелие. 2015. №1. С. 21-22.
Наиболее реальный и наименее затратный путь увеличения производства продукции растениеводства и сохранения плодородия почв - эффективное использование возобновляемых природных ресурсов (вода, тепло, свет) посредством освоения оптимально насыщенных высокопродуктивными культурами адаптивных севооборотов, что в свою очередь обеспечивает повышение отдачи от антропогенных средств. Решать эту задачу позволяет знание универсальных количественных закономерностей в накоплении посевами энергии, выявленных при анализе данных многолетних стационарных опытов, которые получены в различных условиях и в разные годы [1].
В статье даны описание и возможности практического применения таких закономерностей на основе многолетнего стационарного опыта ВНИИЗиЗПЭ, заложенного в 1991 г
Севообороты в опыте развернуты в пространстве и времени. Повтор-ность - трехкратная, расположение вариантов - систематическое. Учет урожайности ведется с 1992 г Почва участка - чернозем типичный тяжелосуглинистый среднемощный с содержанием гумуса 5,2-5,4 % в пахотном слое и 2,0-2,4 % на глубине 80-100 см. Реакция почвенного раствора слабокислая.
Расчеты проводили на примере пятипольного севооборота с сиде-ральным паром в двух вариантах - с внесением в среднем на 1 га севооборота 6 т навоза(контроль)и в варианте навоз + ^7Р37К40 (табл).
Расход влаги (Р) посевами рассчитывали умножением влагообеспечен-ности (сумма весенних влагозапасов в слое почвы до 2 м (В) и количества выпавших за вегетацию осадков (О) на показатель Кр. Последний служит мерой потребления воды и тепла посевами, отражая генетический потенциал продуктивности сортов и гибридов конкретных культур. В расчетах он играет роль коэффициента расхода воды. В среднем за вегетацию Кр = 10-13 4,9 Н [Т4 +7 (Т4 - Т/)], где Н - период набора необходимой для созревания (или наступления фенофаз) суммы температур, сут; Т и Т1 - соответственно среднесуточная за вегетацию и близкая к биологическому минимуму температура воздуха,оК.
При расходе посевами 1 мм воды во всей фитомассе, включая корни, запасается 0,567 ГДж энергии. Произведение этого значения с величиной расхода воды (Р) дает количество накопленной энергии за вегетацию (Е).
Расчетная урожайность в натуральном выражении определяется умножением Е на коэффициент урожайности К, отражающий вероят-
ность накопления обменной энергии в основной продукции с поправкой на содержание в ней сухого вещества, и делением результата на 1,165 (энергетический эквивалент кормовой единицы) и количество кормовых единиц в 1 ц основной продукции конкретных культур.
Предпосевные (для озимых - при возобновлении вегетации) запасы продуктивной влаги под культурами севооборота определяются в таком порядке: величина неиспользованных влагозапасов (разность между влаго-обеспеченностью и расходом) умножается на 0,41, затем к результату прибавляется произведение осадков холодного периода (среднесуточная температура < 5 °С) на 0,72 и еще 54 мм (указанные цифры установлены эмпирически).
Расчетная урожайность в неудобренных вариантах совпадает с действительной при обеспеченности расхода воды выносом необходимого количества элементов минерального питания.
Дополнительная обменная (эквивалентная кормовым единицам) энергия (ГДж) за счет удобрений равна 0,31 части внесенного азота (в кг), что позволяет рассчитать прибавку урожайности. В нашем опыте доза этого элемента непосредственно под озимую пшеницу составляет 60 кг, под сахарную свеклу - 90 кг. Соответственно расчетная прибавка урожайности первой достигала 4,9 ц/ га [0,31 х 60 х 0,3 (вероятность включения обменной энергии в основную продукцию)/1, 13 (кормовые единицы в 1 ц зерна)], второй - 45,8 ц/га (0,31 х 90 х 0,41/0,25).
Содержание таблицы свидетельствует о близости средних за годы исследований расчетных и экспериментальных величин урожайности. Однако при ежегодных расчетах точное совпадение (разница менее 10%) обнаружено в 55 случаях из 100, а отклонения более 30% наблюдали 19 раз. Причина несовпадения заключается в различиях метеорологических ресурсов урожайности, а также в неодинаковой потребности в них по фазам развития растений. В связи с этим меняется и значение К ,
Сравнение расчетной и фактической урожайности культур севооборота в двух вариантах удобрения (в среднем за 20 лет)
Чередование культур Весенние вла-гозапасы (В), мм Осадки за вегетацию (О) мм ' Коэф-фоциент расхода воды (Кр) Расход влаги посевами, мм Накоплено энергии с урожаем (Е), ГДж Коэффициент урожайности (Ку) Урожайность, ц/га
расчетная фактическая
навоз навоз + NРК
Сидеральный пар 216* 101 0,55 174 99 1,7 168 159 174
Озимая пшеница 232 169 0,72 288 163 0,24 39,1 38,2 43,8
Сахарная свекла 219 223 0,92 407 231 1,6 374 370 416
Кукуруза на силос 187 194 0,77 294 167 1,7 289 290 339
Ячмень 209 171 0,66 251 142 0,24 34,1 35,7 39,9
* Установлено по средним для севооборота О и К .
Осадки за холодный период - 165 мм.
Ы (D 3 ь
(D д
(D Ь 5
(D
М О
сл
1Л
о
СЧ
Ф
S ^
ш
4
ш ^
5
о СО
оставаясь постоянным за вегетацию в среднем для разных по скороспелости сортов и гибридов однолетних культур (для фабричной сахарной свеклы он несколько колеблется в зависимости от температурного режима конкретных лет).
Отмеченное важно учитывать в следующих типичных ситуациях:
недостаточная или благоприятная влагообеспеченность посевов в период интенсивного водопотре-бления;
преждевременный расход запасов почвенной влаги до формирования хозяйственной части урожая;
высокая тепловлагообеспечен-ность в первой половине вегетации, ведущая к непроизводительному расходу воды и минеральных элементов, а также к полеганию зерновых колосовых культур из-за чрезмерного развития нетоварной части урожая;
низкие весенние влагозапасы в результате иссушения почвы предшественниками и недобора осадков в период влагонакопления.
Поэтому необходим мониторинг тепловлагообеспеченности, чтобы принимать краткосрочные решения по модификации агротехнологий и допустимой корректировке структуры посевных площадей.
По накопленной энергии (в примере 160,3 ГДж/га в среднем за год) можно рассчитывать расход [-0,52 (коэффициент) Е/46 (46 кг азота в 1 т гумуса) = -1,81 т/га] и прирост гумуса [0,14 (вероятность включения Е в новообразованный гумус) Е/23 (энергосодержание 1 т гумуса в ГДж) = 0,98 т/га], а также образование его за счет азота удобрений [0,21 (коэффициент) х 67 N (30 кг из навоза и 37 кг из туков)/46 = 0,31 т/га]. По результатам наших исследований среднегодовой расчетный баланс гумуса составил -0,52 т/га (-1,81 + 0,98 + 0,31) при фактическом отрицательном балансе 0,54 т/га (отклонение менее 4 %).
При прогнозе баланса элементов минерального питания следует исходить из того, что расход 1 мм воды должен быть обеспечен выносом надземной фитомассой примерно 0,295 кг N 0,126 кг РО и 0,3 кг К,О
' ' ' 2 5 ' 2
(водопотребление культур на зеленое удобрение не учитывается). В результате расчета по варианту навоз + NРК (с отчуждением побочной продукции) рассматриваемого севооборота баланс по фосфору и калию оказался близким к уравновешенному, а по азоту дефицит составил 24,5 кг/га в год. Последнее соответствует содержанию азота в 0,53 т гумуса, что согласуется с приведенными ранее расчетным и
фактическим значениями баланса гумуса.
Следует иметь в виду, что изложенное справедливо только при размещении озимых после рекомендованных предшественников и отсутствии чередования культур, несовместимых по причинам биологического порядка. Для бессменных посевов, независимо от ресурсов, расчетная урожайность оказывается сильно завышенной, что объясняется комплексом факторов, обусловливающих почвоутомление [2].
Количественные закономерности в накоплении агроценозами энергии в зависимости от потребления тепла и влаги позволяют делать прогноз урожайности культур в севооборотах, а также проводить контроль баланса гумуса и элементов минерального питания в почве. Это создает надежную основу для эффективного использования природных ресурсов.
Литература
1. Акименко А.С. Методика использования ресурсов в земледелии на основе информационно-энергетического анализа (Под ред. В.М. Володина). - Курск, 2000. - 77 с.
2. Лобков В.Т. Почвоутомление при выращивании полевых культур. - М.: Колос, 1994. - 112 с.
The foundation of the efficient use of natural resources in crop rotations
A.S. Akimenko
All-Russian Research Institute of Agriculture and soil protection from erosion, St. by K. Marx, 70B, Kursk, 305021, Russia
Summary. Patterns in accumulation agrocenoses of energy connected with heat and water consumption allow to predict crop yields in crop rotations, as well as to carry out control over the balance of humus content of mineral elements.
Keywords: crop rotation, heat and humidity provision, energy, productivity, nitrogen, humus.
Author Details: A.S. Akimenko (e-mail: [email protected]).
For citation: Akimenko A.S. The foundation of the efficient use of natural resources in crop rotations. Zemledelie. 2015. №1. pp. 21-22 (In Russ)
УДК 631.4 (470.621)
Сохранение плодородия почв
в Адыгее
Н.И. ДЕВТЕРОВА
Н.И. МАМСИРОВ, кандидат
сельскохозяйственных наук
Адыгейский НИИСХ, ул. Ленина, д. 48, пос. Подгорное, г Майкоп, Республика Адыгея, 385064, Россия E-mail: [email protected]
В статье приводятся результаты многолетних исследований по увеличению содержания гумуса и улучшению пищевого режима слитых черноземов.
Ключевые слова: органическое вещество, минеральный азот, удобрения, технология возделывания, плодородие.
Для цитирования: Девтерова Н.И. Сохранение плодородия почв в Адыгее // Земледелие. 2015. №1. С. 22-24.
Почвенное плодородие характеризуется такими показателями, как содержание гумуса, кислотность (pH), содержание элементов (макро- и микро-) минерального питания растений, главный из которых на слитых черноземах южно-предгорной зоны Адыгеи азот (N).
В последние годы результаты мониторинговых наблюдений свидетельствуют о постоянном снижении количества гумуса в почве, которое сопровождается ухудшением его качества. Так, за 1997-2007 гг. в Адыгее площадь пахотных земель с высокой обеспеченностью гумусом (>8%) уменьшилась с 14,1 до 0,5 тыс. га (с 6,5 до 0,2%) [1], а средневзвешенная величина этого показателя по республике составила 3,2% [2].
Для поддержания бездефицитного баланса гумуса в центральной и южно-предгорной зоне Адыгеи на 1 га севооборотной площади необходимо вносить 9-12 т навоза в сочетании с минеральными удобрениями в дозе N P K
90 60 35'
Средневзвешенное содержание подвижного фосфора по республике находится на уровне 29,8 мг/кг почвы, что соответствует средней обеспеченности этим элементом. Концентрация подвижного калия в пахотных почвах Адыгеи составляет 369,4 мг/кг и соответствует повышенному уровню.
В полевом стационарном опыте (1993-2008 гг.) мы отрабатывали
