CC BY
47
Агрономия
ОЦЕНКА СЕВООБОРОТОВ ПО ВЛАГООБЕСПЕЧЕННОСТИ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЫ ЗАУРАЛЬЯ
А. Н. МОИСЕЕВ, соискатель,
Д. И. ЕpЁМИН, 625003, г. Тюмень, ул. Республики, д. 7; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, тел.: 8 (3452) 46-16-43;
Тюменская государственная сельскохозяйственная академия e-mail: [email protected]
Положительная рецензия представлена Л. Н. Скипиным, доктором сельскохозяйственных наук, профессором, заведующим кафедрой безопасности жизнедеятельности и охраны окружающей среды Тюменского государственного архитектурно-строительного университета.
Влагообеспеченность является одним из важнейших показателей плодородия почвы, оказывающих непосредственное влияние на рост и развитие растений. Первостепенной задачей земледелия является изыскание резервов продуктивного использования влаги, применения тех агротехнических приемов, которые снижают ее непроизводительные потери. По мнению И. Г. Андреева, рациональное использование почвенно-климатических ресурсов возможно при расходе 80-100 мм воды на создание 1 т к. ед., в противном случае возникает опасность иссушения почвы и снижения продуктивности последующих культур севооборота [1].
Целью наших исследований явилось изучение эффективности водопотребления культур севооборотов на черноземе выщелоченном в сельскохозяйственной зоне Тюменской области.
Условия проведения и методы исследований. В опыте изучались севообороты, представленные в табл. 1. Учетная площадь опытного стационара 3,92 га (450 х 87 м). Повторность в опыте трехкратная. В севооборотах высевались сорта, зарегистрированные в северной лесостепи Тюменской области с рекомендованными нормами высева для данной зоны.
Система основной обработки почвы в севооборотах дифференцированная, разноглубинная. Технологические операции по посеву, уходу и уборке общепринятые для лесостепной зоны Зауралья.
Почва опытного поля — чернозем выщелоченный, маломощный, тяжелосуглинистый с типичны-
ми для Западной Сибири признаками и свойствами (табл. 2) [2, 3]. Плотность сложения пахотного слоя чернозема выщелоченного составляет 1,07-1,25 г/см3.
Подпахотный слой (30-50 см) характеризуется повышенной плотностью — 1,38-1,40 г/см3. Содержание гумуса в пахотном слое (0-30 см) варьирует от 7,65 до 9,05 %. Глубже - снижается с 4,41 до 0,72-0,54 %. Валовое содержание азота и фосфора в пахотном слое составляет 0,43-0,44 % и 0,16-0,18 % соответственно. Степень насыщенности основаниями варьирует по профилю в пределах 89-95 %.
Влажность почвы определяли во всех полевых повторениях: в слое 0-40 см в 6-ти кратной повторности; глубже — в 4-х кратной повторности термостатно-весовым способом. До глубины 40 см отбор проводился с шагом 10 см, глубже — через 20 см. Расчет запасов продуктивной влаги проводился по разности между общими запасами и содержанием недоступной для растений воды с учетом плотности сложения.
Результаты исследований.
В среднем за годы исследований запасы продуктивной влаги в метровом слое чернозема выщелоченного варьировали незначительно — 148-150 мм (табл. 3), отсутствие отличия по вариантам в данном случае обусловлено нивелированием осадков в осенне-зимний период. В слое 0-20 см запасы продуктивной влаги составляли 17-21 мм, что соответствует умеренно-увлажненному состоянию.
Таблица 1 Схема опыта
Севооборот № 1 Севооборот № 2 Севооборот № 3 Севооборот № 4
Зернопаровой Зернотравяной Зернотравяной с занятым паром Травопольный
1. Пар ранний 1. Клевер с донником + однолетние травы 1. Однолетние травы поукосно озимая рожь 1. Многолетние травы 1 г. п.
2. Пшеница 2. Донник с клевером поукосно оз. рожь 2. Озимая рожь на зеленую массу 2. Многолетние травы 2 г. п.
3. Пшеница 3. Озимая рожь на зеленую массу 3. Пшеница 3. Многолетние травы 3 г. п.
4. Пшеница 4. Пшеница 4. Пшеница 4. Многолетние травы 4 г. п.
Таблица 2
Характеристика чернозема выщелоченного опытного поля
Слой, см Плотность, г/см3 Гумус, % Валовые, % V, % Физ. глина (< 0,01 мм), % МГ НВ
сложения твердой фазы Азот Фосфор % от объема почвы
0-10 1,07 2,47 9,05 0,44 0,18 91 46,8 10 40
10-20 1,13 2,45 9,00 0,45 0,18 90 45,3 11 39
20-30 1,25 2,55 7,65 0,43 0,16 89 36,2 11 41
30-40 1,40 2,66 4,41 0,21 0,11 92 46,5 12 29
40-50 1,38 2,6 2,00 0,18 0,10 90 47,5 10 27
Примечание: V — степень насыщенности почвы основаниями, %; МГ — максимальная гигроскопичность; НВ — наименьшая влагоемкость.
18 www.m-avu.narod.ru
Агрономия ф
Таблица 3
Влияние севооборотов на динамику запасов продуктивной влаги в слое 0-20 и 0-100 см
чернозема выщелоченного, мм (2007-2010 гг.)
Севооборот Перед посевом (2-ая декада мая) Перед уборкой (2-ая декада сентября) Расход воды в слое 0-100 см, мм
0-20 см 0-100 см 0-20 см 0-100 см
Зернопаровой 19 148 23 135 14
Зернотравяной 17 150 21 143 7
Зернотравяной с занятым паром 20 148 18 126 22
Травопольный 21 149 21 124 25
В зернопаровом севообороте запасы продуктивной влаги к моменту уборки снизились до 135 мм, расход воды составил 14 мм, что составляет 9,5 % от первоначальных запасов. В слое 0-20 см запасы продуктивной влаги оставались на прежнем уровне — 19-23 мм. Отсутствие серьезных изменений объясняется влиянием осадков, выпадающих в вегетационный период.
Минимальный расход воды доступной для растений был в зернотравяном севообороте — 7 мм. Запасы продуктивной влаги в метровом слое перед уборкой составили 143 мм, что соответствовало умеренно-увлажненному состоянию. Столь низкий расход объясняется наличием в составе севооборота многолетней травянистой растительности, которая препятствует физическому испарению воды в первой половине вегетации, также положительную роль оказывает озимая рожь, которая высевается поукосно и убирается в ранние сроки в последующий год. Это позволяет накопить продуктивную влагу во второй половине вегетационного периода.
Зернотравяной с занятым паром севооборот, отличающийся от предыдущего наличием однолетних трав, характеризовался высоким расходом воды в годы исследований. За вегетацию запасы воды доступной для растений снизились с 148 до 126 мм, расход при этом достиг 22 мм, что составляет 14,8 % от весенних запасов метрового слоя. Существенное отличие влагообеспеченности от предыдущего севооборота мы объясняем наличием обработок почвы в середине вегетации и усиленным расходом воды культурами данного севооборота.
Максимальное снижение запасов продуктивной влаги в метровом слое было отмечено в травопольном севообороте — к уборке расход воды составил 25 мм. Несмотря на отсутствие глубоких механических обработок в данном севообороте, запасы продуктивной влаги в метровом слое перед уборкой были минимальны среди изучаемых вариантов — 124 мм, что объясняется мощным иссушающим эффектом многолетней травянистой растительности, особенно в первые годы произрастания [4].
Эффективность расхода воды наиболее удобно сравнивать по коэффициенту водопотребления культур севооборотов, так как в нем учитывается и продуктивность пашни. В зернопаровом севообороте коэффициент водопотребления яровой пшеницы составил 71,3-78,5 мм/т к. ед. с максимальным значением у завершающей севооборот пшеницы (рис. 1). Причины повышения коэффициента водопотребления обусловлены ухудшением пищевого режима и фитосанитарного состояния почвы при выращивании культур с одинаковой биологией [5]. Данная особенность указывает на то, что использование яровой пшеницы более трех лет после раннего пара неэффективно, вследствие нерационального расхода воды, необходимого для создания единицы продукции.
Яровая пшеница в зернотравяном севообороте характеризовалась более высоким коэффициентом во-допотребления относительно пшеницы высеваемой после раннего пара — 82,8 мм/т к. ед. Увеличение расхода завершающей культуры зернотравяного севооборота обусловлено ухудшением пищевого режима, вследствие высокого выноса питательных
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
мм/т к. ед.
163,3
153,6
127,4
99,9 100,4
74,4 „ 78,5 84,3 82,8
107,6
110,2
J4.fi---------------73,3-
37,6
Зернопаровой
Зернотравяной
Зернотравяной с занятым паром
Травопольный
№№№. т-Э¥и. ПЭГОб. Ги
Рисунок 1
Коэффициенты водопотребления культур изучаемых севооборотов, мм/т к. ед., 2007-2010 гг.
19
Агрономия
веществ многолетними и однолетними предшественниками [6].
Коэффициент водопотребления смеси клевера и донника, посеянной под покров однолетних трав (первое поле зернотравяного севооборота) составил 84,3 мм/т к. ед., что соответствовало уровню яровой пшеницы данного севооборота. Эффективность во-допотребления смеси клевера и донника во второй год пользования уменьшилась, о чем свидетельствует повышение коэффициента до 99,9 мм/т к. ед., что на 19 % больше значений первого поля зернотравяного севооборота. Увеличение расхода воды на создание единицы продукции мы связываем с посевом озимой ржи и наличием периода с усиленным физическим испарением, появившимся в послеуборочный период до момента закрытия почвы листовым аппаратом озимой ржи. Расчет коэффициента водопотребления показал, что озимая рожь, выращиваемая на зеленый корм (третье поле зернотравяного севооборота) расходует на создание 1 т кормовых единиц до 100 мм воды, что является следствием улучшения пищевого режима за счет жизнедеятельности многолетнего бобового предшественника [7].
Расход воды в первом поле зернотравяного с занятым паром севооборота составил 127,4 мм на тонну кормовых единиц, что на 28 % выше коэффициента водопотребления второго поля зернотравяного севооборота, где в качестве основной культуры была смесь донника с клевером. Столь серьезное увеличение обусловлено наличием периодов механической обработки почвы, как перед посевом, так и после уборки однолетних трав, способствующей усилению физического испарения на данном поле. После зимовки озимая рожь начинает активно использовать воду и питательные вещества еще до появления всходов яровых зерновых культур. Быстрое отрастание и увеличение площади листовой поверхности препятствует физическому испарению, тем самым экономя запасы доступной для растений влаги. Однако ухудшение пищевого режима озимой ржи обычно приводит к увеличению расхода воды при создании единицы продукции. Однолетние травы, в состав которых входит горох, не способны в лесостепной зоны накопить достаточное количество азота, являющегося в первом минимуме в почвах Западной Сибири [8]. Как результат этого — нерациональный расход воды однолетними травами и отсутствие серьезной прибавки урожая культуры следующей после однолетних трав.
Коэффициент водопотребления яровой пшеницы, высеваемой после уборки озимой ржи на зеленый корм составил 74,6 мм/т к. ед., что соответствовало значениям яровой пшеницы, посеянной после раннего пара. Завершающая севооборот яровая пшеница характеризовалась тем же значением — 73,3 мм/т к. ед.
Анализ эффективности расхода воды многолетней злаково-бобовой растительностью показал, что в первый год пользования коэффициент водопо-требления находился на уровне значений донника с клевером, после которых поукосно высевалась озимая рожь — 107,6 мм/т к. ед. Второй год пользования многолетних трав характеризовался рекордной урожайностью 42,27 т/га зеленой массы, что более чем в 3 раза выше урожайности остальных лет использования. Это положительно сказалось на эффективности расхода воды — коэффициент водо-потребления был минимальными 37,6 мм/т к. ед. по сравнению со всеми культурами изучаемых севооборотов. Последующее использование многолетних трав привело к уменьшению эффективности расхода воды за счет снижения урожайности — коэффициент водопотребления достиг значений многолетних трав первого года пользования — 110,2 мм/т к. ед.
Четвертый год пользования многолетними травами характеризовался ухудшением травостоя, что отразилось на урожайности (8,84 т зеленой массы) и увеличением расхода воды - коэффициент водопотребления достиг 163,3 мм/т к. ед., что является максимальным среди культур изучаемых севооборотов.
Выводы.
1. Минимальный расход воды, требуемый для создания одной тонны кормовых единиц, приходится на яровую пшеницу — 71,3-82,3 мм. Однолетние и многолетние травы расходуют существенно больше продуктивной влаги — 100,0-163,3 мм.
2. В условиях северной лесостепи Тюменской области однолетние травы и высеваемая после них озимая рожь на зеленый корм нерационально расходуют воду — коэффициент водопотребления составляет 127,4 и 153,6 мм/т к. ед. соответственно.
3. Наиболее эффективным в условиях неустойчивого увлажнения являются зернопаровой севооборот (К = 71,3 - 78,5 мм/т к. ед.) и зернотравяной (Кв = 82,8 - 100,4 мм/т к. ед.).
4. Выводное поле многолетних трав после трех лет использования начинает неэффективно использовать запасы почвенной влаги и осадков — коэффициент водопотребления возрастает до 163,3 мм/т к. ед.
Литература
1. Андреев И. Г. Луговое и полевое кормопроизводство. М. : Агропромиздат, 1989. 540 с.
2. Каретин Л. Н. Почвы Тюменской области. Новосибирск : Наука, 1990. 285 с.
3. Ерёмин Д. И. Агрогенные изменения водно-физических свойств черноземов выщелоченных восточной окраины Зауральского Плато // Известия Санкт-Петербургского аграрного университета. 2010. № 18. С. 72-76.
4. Ларин И. В. Луговодство и пастбищное хозяйство. Л. : Агропромиздат, 1990. 600 с.
5. Каргин И. В., Моисеев А. А., Жабаева Т. В., Каргин В. И. Влияние систематического применения удобрений на вла-гообеспеченность сельскохозяйственных культур // Почвоведение. 1998. № 12. С. 1476-1479.
6. Лобков В. Т. Почвоутомление при выращивании полевых культур. М.: Колос, 1994.112 с.
7. Самехов А. С. Севообороты: агроэкологические основы, пути усовершенствования. Казань : Дом печати, 1997. 112 с.
8. Ерёмин Д. И. Роль азотфиксации в формировании гороха в условиях северной лесостепи Тюменской области // Вестник Красноярского ГАУ 2009. № 3. С. 60-66.
20
www. m-avu. narod. ru
