CC BY
31
с1о1: 10.24411/0044-3913-2020-10107 УДК 631.582
Продуктивность чернозема типичного в зависимости от факторов земледелия в юго-западной части ЦЧЗ
В. Д. СОЛОВИЧЕНКО,
доктор сельскохозяйственных
наук, зав. лабораторией (е-шаМ:
laboratoria.plodorodya@yandex.ru)
Е. В. НАВОЛЬНЕВА, научный
сотрудник
И. В. ЛОГВИНОВ, агроном
Белгородский федеральный аграрный научный центр РАН, ул. Октябрьская, 58, Белгород, 308001, Российская Федерация
Исследования проводили в четырех ротациях севооборотов (1993-2016 гг.) в стационарном опыте в условиях Белгородской области с целью выявления изменений продуктивности различных севооборотов (зернотравянопропашной, зернопропашной и зернопаропропашной с различной долей пропашных культур в структуре) в зависимости от основных факторов земледелия (основная обработка почвы, внесение минеральных и органических удобрений). Почва опытного участка - чернозём типичный среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый на лёссовидном суглинке. Использовали три способа обработки почвы: вспашку, безотвальную и минимальную. В качестве органического удобрения применяли подстилочный навоз КРС, который вносили под сахарную свёклу в одинарной (40 т/га) и двойной (80 т/га) дозах (соответственно 8 и 16 т/ га севооборотной площади). Одинарная доза минеральных удобрений в зерно-травянопропашном севообороте составляла Ы42Р62К62д.в./га севооборотной площади, в зернопропашном - Ыв2Р6К62 и в зернопаропропашном Ы54Р62К62. В среднем по вариантам продуктивность зернопаропропашного севооборота была равна 6,20 тыс. зерн. ед./га, что на 0,39 и 0,95 тыс./га выше, чем в зерно-пропашном и зернотравянопропашном. Максимальная продуктивность в опыте была зафиксирована в варианте с двойными дозами минеральных и органических удобрений по вспашке - 7,87 т/га. Глубокие обработки обеспечивали достоверное преимущество во всех севооборотах и на всех фонах удобренности, по сравнению с минимальной. Различия между ними колебались в зависимости от севооборота в пределах 0,10...0,26 тыс. зерн. ед./га. Органические удобрения обеспечивали рост продуктивности севооборотов на 19,2.34,3 %, минеральные - на 37,5.62,6 %, совместное их применение - на 52,6.91,2 %. Долевое участие в формировании продуктивности севооборотов минеральных удобрений
составляло 66,5 %, органических -19,24 %, способов основной обработки почвы - 0,79 %.
Ключевые слова: продуктивность, чернозем типичный, факторы, взаимодействие, севооборот, чистый пар, основная обработка почвы, удобрения, критерий Фишера.
Для цитирования: Соловиченко В. Д., Навольнева Е. В., Логвинов И. В. Продуктивность чернозема типичного в зависимости от факторов земледелия в юго-западной части ЦЧЗ//Земледелие. 2020. № 1. С. 27-29. бо1:10.24411/0044-3913-2020-10107.
В условиях рыночной экономики тема ресурсосбережения в земледелии достигла экстремума. Удешевление технологий, прежде всего, предлагают проводить, путем минимизации механической обработки почвы, на долю которой приходится 35...40 % энергии, затрачиваемой в полевом цикле.
Анализ литературы по этому вопросу не позволяет сделать однозначных выводов. Результаты многих исследований свидетельствуют о снижении продуктивности пашни при переходе к минимальным или нулевым обработкам, прежде всего, из-за увеличения засоренности и ухудшения фитосанитарной ситуации агроценоза [1, 2, 3]. Кроме того, следует отметить ухудшение распределения удобрений по глубине. В микрополевых опытах доказано, что при вспашке 15 % туков находятся в слое 0.10 см, 38 % - в 10.20 см, 47 % - в 20.30 см; при бесплужной - 55, 31, 14 % соответственно [4]. В то же время, даже у зерновых с их мочковатой корневой системой по вспашке 38 % корневой системы находится в слое 0.10 см, 17 % - глубже 30 см, а при поверхностной обработке - 49 и 10 % соответственно [5]. Разумеется, у пропашных культур со стержневой системой корневой габитус по профилю почвы будет смещен на большие глубины.
Севооборот - важное средство восстановления и повышения плодородия почвы, способствующее регулированию процессов накопления и разложения органического вещества, новообразования и минерализации гумуса, оптимизации уровня
водного, воздушного и пищевого режимов почвы, улучшения фитоса-нитарного состояния посевов [6].
Сегодня необходимо критическое переосмысление роли специализированных севооборотов, в том числе в части долевого участия пропашных и культур сплошного сева в структуре посевных площадей, а также концентрации многолетних трав и наличия чистых паров. В условиях неустойчивого земледелия доля чистых паров в структуре полевых севооборотов может достигать 10.20 % [7]. Такое поле выбывает из хозяйственного оборота и конкретно в этот год продукцию с него не получают. Но если учитывать продуктивность севооборота в целом, то по данным некоторых исследователей, зернопаропро-пашной севооборот во второй ротации по продуктивности превышал зернопропашной на 0,6.0,8 тыс./га зерновых единиц.
Чистый пар способствует интенсивной минерализации органического вещества почвы, повышая продуктивность пашни, но при этом снижает потенциальное плодородие почвы из-за уменьшения количества органического вещества и ухудшения его качественного состава [8].
В то же время разумное использование многолетних бобовых трав в почвозащитной ландшафтной системе земледелия положительно сказывается на плодородии почв [9, 10]. С увеличением распространения эрозии должна возрастать доля многолетних трав в структуре посевных площадей.
В связи с тем, что многолетние травы хорошо обогащают почву растительными остатками, оптимизация их площади в структуре пашни - непременное условие простого и расширенного воспроизводства плодородия черноземов [11]. Однако учитывая, что травопольные севообороты менее продуктивны, чем интенсивные пропашные, доля многолетних трав в пашне должна быть увязана в формате «продуктивность-плодородие». Принято считать, что доля бобовых (однолетних и многолетних) не должна превышать 30 % от посевной площади [12].
Цель исследований - выявить из- ы менения продуктивности различных е севооборотов (зернотравянопро- л пашной, зернопропашной и зер- д нопаропропашной) в зависимости ел от основных факторов земледелия ие (основная обработка почвы, внесе- 2 ние минеральных и органических 1 удобрений). 2
Работу проводили в течение 2 четырех ротаций (1993-2016 гг.) о
1. Чередование культур в севооборотах
Зернотравянопропашной Зернопропашной Зернопаропропашной
Озимая пшеница Озимая пшеница Озимая пшеница
Сахарная свёкла Сахарная свёкла Сахарная свёкла
Ячмень + многолетние травы Ячмень Кукуруза на силос
Многолетние травы 1 г.п. Кукуруза на силос Кукуруза на зерно
Многолетние травы 2 г.п. Горох Чёрный пар
стационарного опыта Белгородского ФАНЦ (заложен в 1987 г). Почва опытного участка - чернозём типичный среднемощный малогу-мусный тяжелосуглинистый на лёссовидном суглинке с содержанием в пахотном слое гумуса (по Тюрину) 5,18...5,32 %, подвижного фосфора и калия (по Чирикову) - 52.58 и 95.105 мг/кг почвы соответственно, рН - 5,8.6,4.
' 1 сол ' '
брений в зернотравянопропашном севообороте составляла Ы42Р62К62, в зернопропашном - Ы62Р62К62, в зер-нопаропропашном - Ы54Р62К62.
По данным метеорологического поста «Белгородского ФАНЦ РАН», расположенного на территории стационарного опыта, сумма положительных температур выше 10 0С в условиях его проведения составляет 251 0...26 200. Годовая сумма осадков
2.Влияние способов обработки почв и удобрений на продуктивность севооборотов в среднем за четыре ротации
(1993-2016 гг.), тыс. зерн. ед./га
условия отмечены в 1994, 1995, 1996, 1998, 2001, 2005, 2008, 2009, 2010, 2013 гг., наиболее влагообеспечен-ными были 1993, 1997, 2004 гг Резким недостатком влаги в начальный период весенней вегетации отличались 1993, 1995, 1998, 2001, 2003, 2007, 2009, 2010, 2012 гг. Гидротермический коэффициент за годы проведения полевых опытов изменялся от 0,44 (в 2010 г.) до 1,6 (в 2004 г.).
Статистическую обработку результатов исследований проводили методом дисперсионного анализа по Б. А. Доспехову с использованием программы МЯВМАИМ.
За двадцатилетний период подтверждена доминирующая роль
Навоз, Минеральные Зернотравянопропашной севооборот Зернопропашной севооборот Зернопаропропашной севооборот
т/га удобрения, доза В* Б М среднее В Б М среднее В Б М среднее
0 0 3,64 3,57 3,39 3,54 3,97 3,85 3,74 3,85 4,35 4,34 4,08 4,26
0 1 5,04 4,97 4,83 4,95 5,61 5,46 5,37 5,48 6,00 5,92 5,67 5,86
0 2 5,76 5,69 5,56 5,67 6,40 6,29 6,10 6,26 6,70 6,60 6,51 6,60
8 0 4,28 4,24 4,13 4,22 4,74 4,73 4,58 4,68 5,16 5,09 5,03 5,09
8 1 5,55 5,43 5,36 5,44 6,21 6,09 5,95 6,08 6,62 6,51 6,38 6,50
8 2 6,15 6,32 5,94 6,13 6,81 6,84 6,59 6,74 7,25 7,06 7,01 7,10
16 0 4,74 4,62 4,63 4,66 5,27 5,17 5,08 5,17 5,69 5,68 5,48 5,62
16 1 6,05 6,00 5,88 5,98 6,84 6,73 6,47 6,68 7,29 7,16 6,94 7,13
16 2 Среднее НСР05: севообороты 6,83 6,69 6,59 5,34 5,25 5,15 - 0,32; обработка почвы 6,70 7,53 5,25 5,93 - 0,09; навоз - 0,11 7,41 7,14 7,36 5,84 5,67 5,81 минеральные удобрения - 7,87 6,32 0,76 7,62 6,22 7,59 6,07 7,69 6,20
* В - вспашка, Б - безотвальная обработка, М - минимальная обработка;
Насыщенность пропашными культурами зернотравянопропашного севооборота составляла 20 %, зер-нопропашного - 40 %, зернопаро-пропашного - 80 % (табл. 1).
В опыте изучали три способа основной обработки почвы - вспашку, безотвальную и минимальную; три системы удобрения - органическую, минеральную и органо-минеральную с тремя уровнями удобренности (без удобрений, одну и две дозы удобрений и их комбинаций).
Вспашку и безотвальную обработку (плугом типа «Параплау») в зависимости от возделываемой культуры проводили на глубину 22.32 см. При минимальной обработке рыхление осуществляли дисками на глубину 10.12 см.
Из органических удобрений вносили навоз один раз за ротацию севооборотов под сахарную свёклу в одинарной (40 т/га) и двойной (80 ° т/га) дозах (8 и 16 т/га севообо-20ротной площади соответственно).
Минеральныеудобренияприменяли ^ ежегодно под каждую культуру. Оди-о нарная доза (50.90 кг д.в./га) рас-| считана на простое воспроизводство почвенного плодородия, двойная ® (100.180 кг д.в./га) - на расширен-5 ное. На 1 га севооборотной площади $ единичная доза минеральных удо-
490.540 мм, в том числе за период с температурой выше 100 - 260 . 290 мм. Запасы продуктивной влаги в слое 0.100 см к началу вегетационного периода находятся на уровне 150.170 мм. Среднемноголетний гидротермический коэффициент равен 1,1.
Климатические условия в период вегетации в годы проведения исследований значительно различались от среднемноголетних, величина колебаний по отдельным годам достигала 60.70 %. Наиболее засушливые
глубокой обработки почвы по всем севооборотам. Причем ее положительное влияние на продуктивность пашни усиливается при переходе от зернотравянопропашного севооборота к зернопаропропашному.
В среднем за четыре ротации на фоне естественного плодородия почвы продуктивность зернопа-ропропашного севооборота была выше, чем в зернопропашном на 0,41 тыс. зерн. ед./га, по сравнению с зернотравянопропашным - на 0,72 тыс. зерн. ед./га (табл. 2), при
3. Показатели верификации и долевого участия факторов в формировании продуктивности севооборотов в среднем за четыре ротации (1993-2016 гг.)
Фактор Критерий Фишера Я Долевое участие,%
^ >=05
А1 27,56 5,14 0,89* 12,84
В 15,75 3,55 -0,43* 0,79
С 215,00 3,17 0,92* 19,24
й 2829,87 3,05 0,97* 66,50
АВ 0,16 2,93 - 0,01
АС 0,47 2,54 - 0,09
Ай 3,06 2,43 - 0,14
ВС 0,07 2,54 - 0,01
Вй 0,43 2,43 - 0,01
Сй 4,87 2,43 - 0,23
АВС 0,08 2,12 - 0,03
АВй 0,47 2,00 - 0,04
АСй 0,22 2,00 - 0,02
ВСй 0,34 2,00 - 0,03
АВСй 0,11 1,71 - 0,02
'А - севооборот, В - обработка почвы, С - навоз, D - минеральные удобрения * достоверны при р = 0,0'
4. Взаимодействие факторов при их различной градации
Факторы B1 B2 B3 С1 | С2 С3 D1 D2 | D3
А1 5,34 5,28 5,15 4,72 5,26 5,78 4,14 5,46 6,17
А2 5,93 5,84 5,67 5,20 5,84 6,40 4,57 6,08 6,79
A3 6,32 6,22 6,07 5,57 6,23 6,81 4,99 6,50 7,13
B1 5,27 5,86 645 4,65 6,13 681
B2 5,19 5,81 6,34 4,59 6,03 6,72
B3 5,03 5,66 6,20 4,46 5,87 6,56
C1 3,88 5,43 618
C2 4,66 6,01 6,66
C3 5,15 6,59 7,25
А - севооборот, В - основная обработка почвы, С - навоз, D - минеральные удобрения
этом наибольшие величины этого показателя отмечали по вспашке. При внесении органических удобрений продуктивность возрастает на 0,64.1,10 тыс. зерн. ед./га. Наибольшей она была в зернопаропро-пашном севообороте по вспашке на фоне двойных доз минеральных и органических удобрений - 7,87 тыс. зерн. ед./га.
Показатели верификации (табл. 3) свидетельствуют о достоверном влиянии вида севооборота (критерий Фишера - 27,56), способа основной обработки почвы (5,75) и внесения удобрений (2829,87) на продуктивность культур в севооборотном комплексе на 95 %-ном уровне вероятности. Среди парного сочетания факторов достоверным оказалось совместное влияние навоза и минеральных удобрений - 4,87). Максимальное в опыте долевое участие в формировании продуктивности севооборотов принадлежало минеральным удобрениям - 66,50 %, значительно меньше органическим - 19,24 %, на долю севооборотов приходилось 12,84 %, способов обработки почвы -0,79 %.
Анализируя взаимодействие факторов при их различной градации, можно отметить, что в среднем по блокам продуктивность пашни снижается во всех севооборотах от вспашки к минимальной обработке; органические удобрения увеличивают ее во всех севооборотах и по всем обработкам почвы по мере повышения доз, минеральные - во всех севооборотах, по всем обработкам почвы, на фоне всех доз навоза(табл. 4). За двадцатилетний период исследований установлено, что продуктивность зернотравя-нопропашного севооборота была меньше, чем у остальных, в среднем по вариантам на 10,7.18,1 % благодаря большему насыщению пропашными культурами. Среди способов обработки почвы преимущество было за отвальной вспашкой. Применение одинарных доз минеральных удобрений увеличивало продуктивность севооборотов на 37,56.42,3 %, двойных - на 54,9.62,6 %, а органических - на
19,5.21,5 и 31,6.34,3 % соответственно. Наибольший рост продуктивности севооборотов обеспечивало совместное внесение двойных доз органических и минеральных удобрений - 80,5.91,2 %.
Литература.
1. Михайлов В. В., Богомазов К. В. Обработка почвы в Пензенской области // Земледелие. 2005. № 4. С. 12-13.
2. Саленков С. Н. Современные энергосберегающие технологии // Земледелие. 2001. № 5. С. 8-9.
3. Бойко П. И., Коваленко Н. П. Усовершенствование севооборотов на Украине // Земледелие. 2005. № 2. С. 7.
4. Кульбиба В. В., Бородань В. А. Альтернативное земледелие: его возможности и перспективы // Земледелие. 1994. № 5. С. 16-18.
5. Листопадов И. Н. Минимизация, а не упрощение // Земледелие. 2007. № 1. С. 25-27.
6. Данилец Е. А. Влияние звеньев полевого севооборота на агрофизические свойства почвы // Вестник Казанского государственного аграрного университета.
2018. Т. 13. № 4 (51). С. 24-28.
7. Корчагин В. А. Чистый пар - основа севооборота // Земледелие. 1989. № 3. С. 9-12.
8. Соловиченко В. Д. Почвенный покров Центрально-Черноземного региона и воспроизводство плодородия почв: автореф. дисс. докт. с.-х. наук. Курск, 2013. 42 с.
9. Дедов А. В., Новикова Л. А., Несмеянова М. А. Пути регулирования плодородия чернозема типичного в условиях юго-востока ЦЧР // Вестник Воронежского государственного аграрного университета.
2019. Т. 12. № 3 (62). С. 71-77.
10. Хисматуллин М. М. Бобовые и бобово-злаковые многолетние травы - составная часть органического земледелия Республики Татарстан // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т. 14. № 2 (53). С. 64-67.
11. Тютюнов С. И. Совершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтном земледелии Центрального Черноземья России: автореф. дисс. докт с.-х. наук. Курск, 2005. 42 с.
12. Щербаков А. П., Васенев И. И. Экологические проблемы плодородия почв Центрально-Черноземной области // Почвоведение. 1994. № 4. С. 88-96.
Efficiency of typical chernozem depending on farming factors in the southwest of the Central Chernozem zone
V. D. Solovichenko,
E. V. Navolneva, I. V. Logvinov
Belgorod Agricultural Research Institute, ul. Oktyabr'skaya, 58, Belgorod, 308001, Russian Federation
Abstract. The studies were carried out in four cycles of crop rotations (1993-2016) in a stationary experiment under conditions of the Belgorod region. The study aimed to detect changes in the productivity of various crop rotations (grain-grass-row, grain-row, and grain-fallow-row crop rotations with different proportions of row crops in the structure) depending on the main factors of farming (tillage, application of mineral and organic fertilizers). The soil of the experimental plot was typical medium-thick, heavy loamy chernozem on loessy loam, with low humus content. Three methods of tillage were used: ploughing, nonmoldboard cultivation and minimal tillage. Litter of cattle was used as organic fertilizer, which was applied for sugar beets in single (40 t/ha) and double (80 t/ha) doses (8 and 16 tons per hectare of crop rotation area, respectively). The single dose of mineral fertilizers in the grain-grass-row crop rotation was N42P62K62, in the grain-row crop rotation - N62P62K62, and in the grain-fallow-row crop rotation - N54P62K62. On average over the variants, the productivity of the grain-fallow-row crop rotation was equal to 6,200 cereal units (CU) per hectare, which was higher by 390 and 950 CU/ha than in grain-row and grain-grass-row crop rotations. The maximum productivity in the experiment was in the variant with double doses of mineral and organic fertilizers with ploughing - 7.87 t/ha. Deep cultivation provided a significant advantage in all crop rotations and against all fertilizer backgrounds, compared to the minimal tillage. The differences between them fluctuated depending on crop rotation in the range of 100-260 CU/ha. Organic fertilizers increased crop rotation productivity by 19.234.3%, mineral fertilizers - by 37.5-62.6%, their combined use - by 52.6-91.2%. The share of mineral fertilizers in the formation of the productivity of crop rotations was 66.5%, of organic fertilizers - 19.24%, the main tillage methods - 0.79%.
Keywords: bare fallow; crop rotation; efficiency; factors; fertilizer; Fischer's criterion; interaction; tillage; typical chernozem.
Author Details: V. D. Solovichenko, f D. Sc. (Agr.), head of laboratory (e-mail: e laboratoria.plodorodya@yandex.ru); E. V. | Navolneva, research fellow; I. V. Logvinov, ° agronomist. 0
For citation: Solovichenko VD, Navol- u neva EV, Logvinov IV. [Efficiency of typical Q chernozem depending on farming factors z in the southwest of the Central Chernozem 1 zone]. Zemledelije. 2020;(1):27-9. Russian. M doi:10.24411/0044-3913-2020-10107. °
