CC BY
50
Плодородие почвы в зернопаровых севооборотах короткой ротации в Оренбургском Предуралье
В.Н. Диденко, зав. лабораторией,
А.В. Кащеев, к.с.-х.н., Оренбургский ГАУ
Резкое падение культуры земледелия привело к ухудшению фитосанитарной обстановки, падению плодородия почвы и, как следствие, урожайности. В зоне южных чернозёмов Оренбургской области ежегодно теряется до 1 т гумуса на каждом гектаре, а за последние 30—40 лет его содержание в почвах упало на 0,2—0,7% [1, 2].
В сложившейся ситуации весь комплекс задач по поддержанию плодородия, охране окружающей среды и рациональному использованию пашни может решаться только при оптимальном соотношении и чередовании сельскохозяйственных культур.
На кафедре земледелия Оренбургского ГАУ с 1992 г. занимаются совершенствованием севооборотов в регионе, основанных на биологизации земледелия [3]. С 2005 г. изучается эффективность севооборотов короткой ротации в зависимости от подбора культур по чистому пару.
Исследования проводили на стационарном опытном участке кафедры земледелия и технологии производства продукции растениеводства на учебно-опытном поле ОГАУ. Почва участка — чернозём южный среднемощный тяжелосуглинистый с содержанием гумуса 4,1%. Схемой опыта предусмотрено изучение шести севооборотов:
1. Пар чёрный — озимая рожь — яровая пшеница — кукуруза на зерно — яровая пшеница;
2. Пар чёрный — озимая пшеница — яровая пшеница — просо — яровая пшеница;
3. Пар чёрный — яровая твёрдая пшеница — яровая пшеница — горох — яровая пшеница;
4. Пар чёрный — яровая мягкая пшеница — яровая пшеница — нут — яровая пшеница;
5. Пар чёрный — нут — яровая пшеница — гречиха — яровая пшеница;
6. Пар чёрный — горох — яровая пшеница — овёс — яровая пшеница.
Севообороты заложены в четырёхкратной повторности в пространстве и трёхкратной во времени, расположение повторностей в два яруса, вариантов — систематическое. Агротехника культур соответствует принятой в Центральной зоне Оренбургской области. После уборки культур измельчённая солома заделывалась в почву дисковой бороной в качестве органического удобрения. Основная обработка под чёрный пар состояла из вспашки на глубину 25—27 см, под яровую пшеницу в третьих полях — мелкого рыхления на 12—14 см, под четвёртые культуры —
вспашка на 23—25 см, под яровую пшеницу в пятых полях — вспашка на 20—22 см.
Погодные условия в период исследований отличались неравномерностью выпадения осадков как по годам, так и в течение вегетационного периода. Гидротермический коэффициент периода вегетации составил в 2006 г. — 0,61, в 2007 г. - 0,72, в 2008 г. - 0,67, в 2009 г. - 0,44, в 2010 г. — 0,16. Таким образом, только 2006 — 2007 гг. и 2007—2008 гг. можно считать благоприятными по увлажнению, засушливым был 2009 г., а острозасушливым — 2010 г.
Плотность почв, как интегральный показатель физических условий плодородия, в значительной степени влияет на водный, воздушный, тепловой и пищевой режимы. Оптимальная плотность пахотного слоя южных чернозёмов для зерновых культур составляет 1,10—1,25 г/см3 [4]. Изменение плотности во многом связано с обработкой почвы. При этом отвальная вспашка обеспечивает более сильное изменение плотности, чем мелкие безотвальные обработки.
В наших исследованиях плотность в пару весной составляла 1,10—1,12 г/см3 (рис.). В результате весенне-летних обработок при уходе за паром и естественной усадки к посеву озимых почва уплотнялась до 1,21 г/см3, но была оптимальна для всходов культур.
Весной при отрастании озимых и перед посевом яровых зерновых и зернобобовых по пару объёмная масса составляла 1,19—1,23 г/см3, увеличиваясь к уборке до 1,24—1,29 г/см3. Выше оптимальных значений плотность была в посевах озимой ржи — 1,29 г/см3, озимой пшеницы — 1,28 г/см3, яровой твёрдой пшеницы и гороха — 1,26 г/см3. Однако пористость аэрации, величина которой в посевах зерновых должна быть не ниже 12—15%, в наших исследованиях была оптимальной и в зависимости от культур колебалась весной от 21,3 до 25,1%, а перед уборкой — от 27,9 до 34,9%.
Мелкая обработка почвы под яровую пшеницу сгладила различия в плотности по предшественникам, и весной перед посевом она составляла 1,21 — 1,22 г/см3, увеличиваясь к уборке до 1,26—1,28 г/см3. Вспашка под четвёртые культуры севооборотов снижала плотность, и перед посевом яровых ранних (овса, гороха, нута) она составляла 1,17—1,20 г/см3, а яровых поздних (кукурузы, проса, гречихи) при дополнительной культивации была выше — 1,21—1,24 г/см3. Перед посевом кукурузы объёмная масса выходила за пределы оптимальной для пропашных культур, а пористость аэрации, равная 21,7%, приближа-
1,3
1,28
1,26
го
.О |_ 1,24
ГО О о го 1,22
сц го X 1 2
:<и ю о 1,18
1,16
1,14
1,12
1,1
1,29 Д 1,28
/1,26 // к 1,27
/ 7\ \\ /'/ г* ЛА // /\ \v.25 //-/ // /•*• А XV /У.Я,26 124 / //'АЛ ///; ^\\024
/ / \ \\ \\ //;• ■' 1,23 / /./ : -\Д1,22 /// / у //>/1,24 ^'Лл /'/’ / */ \ \ \ \ V \ \ ' М1,2Н ч
//" / N.п: /- V 1,20 !■'/ 1,21 У'Л1,21\\1'21 ^21 \- 'Г\ V4. 12 ^12
/2/1,19 /4 1,20 у.\ ^\1,20\ /п \\ Ч1'195 4^1,19 ■ 1,18
I'1 /п 1,18 \ # я 0 1,17 117 1’17 .-У4’17
И1 IV
Н / 1,12 /я- 1,13 х
1,11 м 1,10 7 1,12
II
III
1 2 IV
1 2 V
1 - весной
2 - перед уборкой
—о— Пар чёрный - оз. рожь - яр. пшеница - кукуруза на зерно - яр. пшеница —□— Пар чёрный - оз. пшеница - яр. пшеница - просо - яр. пшеница ■ - -д- - - Пар чёрный - яр. пшеница тв. - яр. пшеница - горох - яр. пшеница
- - х - - Пар чёрный - яр. пшеница мягк. - яр. пшеница - нут - яр. пшеница
- - ж- - Пар чёрный - нут - яр. пшеница - гречиха - яр. пшеница —о— Пар чёрный - горох - яр. пшеница - овес - яр. пшеница
Рис. - Динамика объёмной массы почвы в севооборотах (среднее за 2005-2010 гг.)
лась к нижнеи границе оптимальных значении. В почве под посевами остальных культур воздушный режим был благоприятным, воздух занимал 19,6—26,5% объёма пор. К уборке пахотный слои под четвёртыми культурами севооборотов разуплотнялся до 1,17—1,21 г/см3, и только после овса почва уплотнилась на 0,01 г/см3.
Вспашка под яровую пшеницу привела к снижению плотности после гороха, овса, нута и гречихи до 1,12—1,17 г/см3, после кукурузы и проса объёмная масса не изменилась и составляла 1,19—1,20 г/см3. За период вегетации яровой пшеницы пахотный слой уплотнился до 1,17—1,21 г/см3 и только после кукурузы остался на прежнем уровне.
Таким образом, оптимальная плотность пахотного слоя в начале вегетации культур наблюдалась во всех полях севооборотов, уплотнение до значений выше оптимальных к уборке отме-
чено в паровом звене при мелкой безотвальной основной обработке.
Засорённость посевов сельскохозяйственных культур остаётся одним из основных сдерживающих факторов роста продуктивности. Борьба с сорняками наиболее эффективно осуществляется в севооборотах с учётом конкурентной способности культур. Чёрный пар, при размещении по нему озимых, лучше всего борется с многолетними сорняками, которые появляются только к уборке озимых, в то время как в посевах яровых по пару сорняки присутствуют уже в начале вегетации. При этом к уборке в посевах гороха и мягкой пшеницы их количество увеличивалось, а под нутом и твёрдой пшеницей — снижалось. Мелкая обработка сокращала численность многолетников. Весной в посевах яровой пшеницы она составляла 1,2—2,0 шт./м2, возрастая к уборке до 1,7—2,4 шт./м2. Только после озимой
1
1
2
1
2
Поступление органического вещества и компенсация выноса элементов питания соломой
№ севооборота Поступление пожнивно-корневых остатков и соломы, т/га Вынос элементов питания урожаем зерна с учётом соломы, кг/га Компенсация выноса элементов питания соломой, %
N Р2О5 К2О N Р2О5 К2О
1 25,3 305,6 89,8 259,4 39,5 34,4 81,5
2 19,2 232,8 64,3 149,9 36,5 27,1 77,2
3 15,9 236,0 62,2 138,5 35,0 28,1 71,6
4 13,4 183,4 55,1 108,5 29,7 25,6 66,5
5 12,6 158,3 44,1 128,4 33,9 27,2 74,6
6 20,6 310,2 70,8 188,4 37,0 31,6 73,3
пшеницы количество многолетников снизилось с 3,0 до 2,5 шт./м2.
Вспашка под четвёртые культуры и дополнительные предпосевные культивации под кукурузу, просо и гречиху уменьшили количество многолетников. В начале вегетации в посевах яровых ранних культур их было 1,3—2,0 шт./м2, в поздних — 0,8—2,4 шт./м2. На момент уборки их численность возрастала по всем культурам до 2,4—6,7 шт./м2. Отвальная обработка под заключительную яровую пшеницу снижала общий уровень засорённости весной до 0,7—3,3 шт./м2, а за вегетацию почти по всем предшественникам она сократилась до 0—1,7 шт./м2.
Несколько иная динамика прослеживается по малолетним сорнякам. Происходило увеличение количества малолетников от чистого пара к заключительным культурам севооборотов. Возрастала и их воздушно-сухая масса перед уборкой. И хотя в начале вегетации культур всходов сорняков во всех полях севооборотов было значительное количество, к уборке большая часть их выпадала. При этом выживаемость злаковых сорняков была выше, и в посевах большинства культур они преобладали по массе.
Высокой конкурентной способностью в борьбе с сорняками отличались озимые рожь и пшеница, яровая мягкая пшеница, горох, овёс, кукуруза. Эти же культуры по засорённости превосходили предшественников для яровой пшеницы.
Обеспечение бездефицитного баланса органического вещества особенно важно в севооборотах с чёрным паром, в поле которого минерализация гумуса может достигать 2,2 т/га [2]. Большое значение в пополнении запасов органического вещества принадлежит соломе и пожнивно-корневым остаткам. Оставление в поле незерновой части урожая позволяет значительно сократить материальные и трудовые затраты при возделывании культур.
Поступление пожнивно-корневых остатков и соломы зависит от вида растений, урожайности, поэтому подбором культур в севообороте можно регулировать баланс органического вещества.
Выход органического вещества, рассчитанный по уравнениям регрессии, полученным в более ранних исследованиях кафедры земледелия Оренбургского ГАУ [1], представлен в таблице. Наибольшее поступление органического вещества отмечено в первом севообороте за счёт озимой ржи и кукурузы на зерно, оставляющих соответственно 11,3 и 6,7 т/га органики. Высокая урожайность гороха по пару и его последействие как предшественника обеспечили значительное поступление соломы и пожнивно-корневых остатков в шестом севообороте. Насыщение севооборота до 60% яровой пшеницей (севооборот № 4), а также размещение нута по пару и гречихи в четвёртом поле (севооборот № 5) из-за низкой урожайности культур снизило поступление органического вещества. В целом, наибольшее количество органики остаётся после озимых культур, кукурузы на зерно, гороха, овса, проса.
Оставлением соломы можно значительно сократить вынос элементов питания из почвы. В зависимости от набора культур в севообороте компенсация по азоту составляет 29,7—39,5%, по фосфору — 25,6—34,4%, по калию — 66,5—81,5%. Низкая компенсация азота и фосфора объясняется более высоким содержанием этих элементов в зерне, чем в побочной продукции.
Таким образом, возделывание культур в севооборотах с чёрным паром позволяет поддерживать благоприятные агрофизические свойства чернозёмов, контролировать засорённость посевов, а биологическая система воспроизводства плодородия, на основе использования в качестве удобрения незерновой части урожая, — обогатить почву органическим веществом и компенсировать вынос элементов питания.
Литература
1. Кислов А.В., Долматов А.П., Раваева Е.Л. Экологизация севооборотов на Южном Урале // Вестник РАСХН. 2004. № 4. С. 16-18.
2. Кислов А.В. Важные агротехнические рекомендации для Оренбуржья // Земледелие. 2001. № 2. С. 14-15.
3. Кислов А.В., Долматов А.П., Раваева Е.Л. и др. Экологоэкономическая оценка различных паровых звеньев на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья // Известия ОГАУ. 2005. № 3 (7). С. 104-107.
4. Кислов А.В. Агроэкологическая оценка сельскохозяйственных культур // Наука и хлеб. Вып. 5. Оренбург, 1998. С. 28-42.
