CC BY
23
верхностное улучшение лугов и пастбищ и другие меры.
При составлении структуры посевов и схем севооборотов для эродированных земель в хозяйстве учитывались защитные свойства сельскохозяйственных культур и особенности применения почвозащитных приемов обработки почвы.
За сорокалетний период в хозяйстве были полностью приостановлены процессы эрозии и оврагообра-зования. Причем заовраженные и заболоченные земли теперь освоены под сенокосы и пастбища. Значительно улучшились агрофизические свойства почв, повысилась их влагоемкость, заметно изменился микроклимат полей. Все это положительно сказалось на экологической обстановке и гидрологическом режиме территории. В результате продуктивность сельхозугодий возросла за этот период более чем на 40 %, урожайность зерновых увеличилась с 16,3 до 21,0 ц/га, в то время как в соседнем хозяйстве, где такие работы не проводились, лишь с 18,1 до 18,4 ц/га.
Почвенные обследования до и после освоения противоэрозионно-го комплекса свидетельствуют об изменениях почвенного покрова и всей его толщины по линии уклона от водораздела. Мощность гумусового горизонта в верхней части водораздела удалось сохранить от разрушения и несколько увеличить в средней и нижней частях склона.
В настоящее время учеными института разработана «Методология проектирования и проекты базовых элементов адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий для товаропроизводителей различной специализации Ульяновской области» (на примере опытной станции по картофелю «Ульяновская» Ульяновского района).
В проекте представлены теоретические основы и практические материалы системного подхода к оценке природных (климатических, почвенных) ресурсов, используемых в современном земледелии, способов § их рационального регулирования в
0 адаптивно-ландшафтных системах м земледелия Ульяновской области.
2 Разработанные для опытной стан-ф ции по картофелю ландшафтная кар-
1 та, карта противоэрозионной устой-
3 чивости и эрозионного расчленения ® позволили выделить шесть типов аг-§ роландшафтов: плакорно-равнинный т
12
полевой, склоново-ложбинный почвозащитный, склоново-овражный противоэрозионный, балочно-овраж-ный мелиоративный, крутосклоновый лесолуговой и пойменно-водоохран-ный кормовой. Для возделывания сельскохозяйственных культур наиболее пригодны первые три типа аг-роландшафтов. В первом, с более плодородными землями, размещаются отзывчивые на плодородие культуры (сахарная и кормовая свекла, гречиха, кукуруза, картофель, озимая и яровая пшеница). Здесь допустимы шести-семипольные севообороты с занятым паром. Во второй и третий типы агроландшафтов вошли относительно бедные, смытые и более пестрые по плодородию земли. Здесь размещены четырех-пяти-польные севообороты с чистым и сидеральным парами и с одним-дву-мя полями многолетних трав. В них применяется почвозащитная система основной и предпосевной обработки почвы. Из культур возделываются озимая рожь, овес, ячмень, горох, подсолнечник, однолетние и многолетние травы.
Таким образом, решая задачи повышения устойчивости земледелия на основе адаптивно-ландшафтной организации территории в Ульяновской области, мы стремимся максимально использовать естественные восстановительные силы природы, сохранить плодородие почв и стабилизировать производство сельскохозяйственной продукции.
Adaptive-landscape agriculture systems' use in Ulyanovsk region
S.N. Nemtsev, M.M. Sabitov, R.V. Naumetov, K.I. Karpovich
Elaboration and implementation of complex of erosion-preventive soil-protective measures on land basis which allowed bring stop erosion of soil to a stop and increase yield of crops in "Novonikulinskoe" economy in Ulyanovsk region is presented. Keywords: agriculture systems, landscape, soil, melioration, erosion.
УДК 633.2
Роль
многолетних бобовых трав и сидеральных паров
в земледелии Марий Эл
В.В. ГЛУШКОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, главный агроном
МУ УСХ администрации МО
«Сернурский муниципальный
район» РМЭ
Г.С. ЮНУСОВ, доктор
технических наук, директор
Аграрно-технологического
института
В.И. МАКАРОВ, доктор сельскохозяйственных наук, ректор
Н.Ф. МАСЛОВА, кандидат биологических наук, доцент
Марийский государственный
университет
E-mail: atf@marsu. ru
Показана роль бобовых трав и их смесей со злаковыми травами в повышении плодородия почвы в хозяйствах республики. Рекомендованы севообороты с использованием бобовых трав.
Ключевые слова: бобовые травы, севооборот, плодородие, сидеральный пар.
В период техногенно-химической интенсификации сельского хозяйства был забыт веками отработанный опыт использования бобовых трав и клевера - основных стабилизаторов плодородия почвы. Так, в начале 80-х годов прошлого века посевы многолетних трав в структуре пашни Сернурского района Республики Марий Эл занимали лишь II %, из них бобовые (клевер красный) - 3,7 %. Не способствовало увеличению посевных площадей трав отсутствие налаженной системы семеноводства и разработанной технологии их возделывания.
Для того чтобы предотвратить деградацию плодородия почвы, мы в начале 90-х годов наладили научно-практические сотрудничество с Ассоциацией НПС «Аэлита» НИИ Северо-
Востока (г. Киров) и разработали долгосрочные программы, согласно которым в растениеводстве планировалось увеличить посевы многолетних бобовых трав. Специалистов и работников, принимавших участие в ежегодном выполнении задания по посеву, закладке семенников, обмолачиванию семян трав, материально поощряли. В итоге в 2008 г. многолетние травы в полевом травосеянии района стали занимать 11190 га, или 30 % площади пашни. В семи сельскохозяйственных предприятиях из 12 доля этих трав превысила 30 %. Бобовые и их смеси со злаковыми травами выращивают сегодня на 9277 га, клевер - на 1361 га, люцерну - на 36S1 га, что составляет соответственно 78, 11 и 31 % в структуре посева многолетних трав.
Увеличили площади под семенниками, что позволяет ежегодно обмолачивать 1100-1200 га трав, расширять и обновлять их посевы за счет размножения собственных семян. В 2007 г., например, было получено 86,1 т семян многолетних трав.
Большие надежды возлагаем и на такие бобовые травы, как козлятник восточный, который впервые был посеян в совхозе «Нива» в 1989 г., и лядвенец рогатый, появившийся на полях хозяйств района 10 лет назад. Эти культуры выдерживают суровые зимы (до -40 °С), засухоустойчивы и переносят длительное затопление. В настоящее время во всех хозяйствах района имеются площади многолетних бобовых трав длительного пользования. Козлятник восточный занимает 17S3 га, а лядвенец рогатый - 1221 га, или 1S и 11 % общей площади многолетних трав. Лядве-нец менее требователен к почвенному плодородию и хорошо произрастает на наших бедных дерново-подзолистых почвах. Растения развиваются и фиксируют азот даже при рН 4,2, обеспечивая поступление в почву с пожнивно-корневыми остатками до 120 кг/га биологического азота.
Смеси козлятника и лядвенца со злаковыми травами позволяют получать самый дешевый питательный корм с минимальными затратами. При неблагоприятных засушливых условиях в первой половине лета к первому укосу они формируют высокую продуктивность за счет осенних и зимних осадков. Ни одно бобовое растение не может сравниться с козлятником восточным по уро-
жаю зеленой массы благодаря его высокой облиственности (70-7S %). Он дает самый ранний, пригодный к стравливанию корм - на 7-10 дн. раньше озимой ржи и на 10-1S дн. -люцерны и клевера. Осенью растения наращивают зеленую массу до наступления заморозков.
Лядвенец при облиственности 68 % служит незаменимым компонентом в травосмесях на долголетних культурных пастбищах для создания гарантированного запаса кормов, особенно в депрессионный летний период (август, сентябрь), так как долго сохраняет питательность корма, особенно на суходольных и овраж-но-балочных лугах. Урожай зеленой массы достигает 200 ц/га - это S т высококачественного сена, или 3S ц корм. ед. с 1 га, что эквивалентно получению 3S ц/га зерна овса. Кормовые достоинства обеих культур высокие: в 1 корм. ед. содержится до 200 г переваримого протеина.
Корневая система изучаемых трав, проникая в нижние горизонты, извлекает значительное количество кальция, калия, фосфора и повышает плодородие почвы. В СПК «Мустаевс-кий» козлятник возделывается с 1989 г. на поле площадью 36 га, где ежегодно проводили два укоса зеленой массы и до глубокой осени стравливали отаву. За 17 лет содержание гумуса в почве увеличилось с
I,96 до 2,84 %. Произошло насыщение почвы основаниями и питательными элементами. Количество лег-когидролизуемого азота в почве возросло до 7,1 мг, подвижного фосфора - до 16,2, обменного калия - до
II,9 мг на 100 г почвы.
Мы сравнили почвенные разрезы, сделанные на посевах козлятника восточного и ячменя. Обнаружено, что почва после козлятника обогатилась растительными остатками: в пахотном слое были отчетливо видны живые, светлые корешки растений, а в подпахотном - темные прожилки разложившихся корней козлятника. После ячменя почва была слабо оструктурена, пахотный слой отличался более светлой окраской, по всей его глубине доминировал типичный суглинок, отсутствовали корни, корешки растений и темные прожилки, что свидетельствует о низком плодородии почвы.
Агрохимическое обследование почв района в 2004 г. подтвердило, что выбранная тактика по со-
хранению плодородия земель себя оправдала. За период с 2001 по 2004 гг. показатель рН почв повысился в среднем по району на 0,2 ед. и составил S,76, а содержание подвижного фосфора увеличилось на 0,46 мг и достигло 14,44 мг на 100 г почвы.
Надо сказать, что в республике Марий Эл 132261 га пашни имеют кислую реакцию почвы и нуждается в известковании. Внесение извести на 1 га уже в первый год обеспечит прибавку от 2 до S ц зерна при затратах около 3 руб/га, но в целом по республике это огромные финансовые средства, которых, к сожалению, нет.
За последние шесть лет содержание гумуса в почве стабилизировалось в среднем на уровне 1,96 %, в шести сельхозпредприятиях оно повысилось на 0,0S %. Было выявлено, что многолетние бобовые травы на 1 га накапливали более 100 кг азота, до 29 - фосфора и 70 кг -калия. Насыщение севооборота бобовыми травами до 33 % обеспечивало положительный баланс гумуса, а использование их на сидераты обогатило почву органикой. Следовательно, сегодня для республики наиболее рациональный путь повышения отдачи земли при минимальных затратах - расширение посевов многолетних бобовых трав и применение различных видов зеленого удобрения в полеводстве.
Учитывая, что наиболее эффективное использование накопленного биологического азота происходит в первые годы, для хозяйств оптимально иметь два четырехпольных севооборота как введение типичного плодосмена. Внедрение севооборотов с короткой ротацией и с одногодичным использованием, например, клевера красного, предусматривает, что в первый год после закладки произойдет разложение 60 % клевера, во второй - 30 и в третий -10 %. При этом 1 кг биологического азота обходится во много раз дешевле азота минерального. Не случайно Д.Н. Прянишников отмечал, что w 200 тыс. га клеверного поля работа- | ют за 32 тыс. т д. в. азота, получен- я> ного хорошо работающим туковым | комбинатом. s
Четырехпольный севооборот с z одногодичным или двухгодичным 2 использованием бобовых трав по- р зволит пропустить в течение не- о
Экономическая эффективность сидеральных паров под озимую пшеницу (ЗАО «Марийское», 2007 г.)
Вид пара Урожайность пшеницы, Ц/га Стоимость валовой продукции, руб/га Производственные затраты, руб/га Себестоимость зерна, руб/ц Чистый доход, руб/га Уровень рентабельности, %
Залежь 18,0 7200 5518 306,6 1682 30,4
Горчица 24,2 9680 5814 240,2 3866 66,5
Рапс озимый 23,9 9560 5883 246,1 3677 62,3
Клевер 3-го года 25,9 10369 5707 220,3 4653 81,5
пользования
скольких лет всю пашню сельскохозяйственных предприятий через бобовые многолетние травы, что будет гарантировать сохранение плодородия почв, иметь в структуре пашни 40-4S % трав, в том числе до 90 % бобовых и бобово-злаковых.
Мы предлагаем несколько вариантов короткоротационных севооборотов, но при включении пропашных, технических и других культур возможно их видоизменение.
Для сельскохозяйственных предприятий, занимающихся производством зерна, рекомендуем два варианта четырехпольных севооборотов: 1) ячмень с подсевом клевера лугового - сидеральный пар с клевером - яровая пшеница - овес; 2) озимая рожь - яровая пшеница - ячмень с подсевом клевера гибридного (розового) - сидеральный пар с клевером.
В первом варианте запашку клевера надо проводить не менее чем за месяц до окончания вегетации с целью максимальной минерализации сидеральной массы. При 7S % насыщенности севооборота зерновыми культурами и одном поле сидеральных бобовых трав с урожайностью зеленой массы 1S0 ц/га дефицит гумуса составит 0,32 т/га. При отрицательном балансе с минеральными удобрениями следует вносить не менее S0 кг/га азота.
Во втором случае запашку клевера следует проводить не менее чем за три недели до посева озимой ржи для оптимальной минерализации си-деральной массы и усадки почвы. Урожайность зеленой массы здесь будет в пределах 100 ц/га. При де-© фиците гумуса 0,42 т/га для дости-n жения положительного баланса не-S обходимо с минеральными удобре-z ниями вносить 6S кг/га азота. s Предприятиям, занимающимся е| животноводством, предлагаем три |едкороткоротационных севооборота в
м| зависимости от молочной продуктив-
е
З
14
ности коров. В хозяйствах с надоем до 3000 кг молока в год от одной коровы можно применять севооборот со следующим чередованием культур: ячмень с подсевом клевера гибридного + тимофеевка луговая -многолетние травы I г. п. - многолетние травы 2 г. п. - овес. В данном севообороте будет получен бездефицитный баланс гумуса, если внести по 10 кг/га азота при посеве зерновых. Содержание питательных веществ в 1 кг свежего корма будет не менее 9 МДж.
Для хозяйств с надоем до 4000 кг молока в год от одной дойной коровы рекомендуем севооборот, более насыщенный травами: однолетние травы с подсевом клевера лугового + тимофеевка луговая - многолетние травы 1 г. п. - многолетние травы 2 г. п. - ячмень. Ежегодное поступление гумуса в этом севообороте будет в пределах 0,2 т/га при положительном условном балансе азота около 90 кг/га. В каждом килограмме сухого корма возможно содержание 9^-10,0 МДж. Повышение содержания гумуса в почве будет иметь экологическое значение, поскольку он ослабит и нейтрализует негативное влияние тяжелых металлов, связав их ионы в малодоступные для растений формы. Количество закрепленного азота в почвах с высоким содержанием гумуса всегда выше, чем в малогумусных, поскольку чем шире соотношение С:Ы в почве, тем больше иммобилизуется азота.
Предприятия, где надои достигают 6000 кг молока от одной дойной коровы, могут освоить пятипольный севооборот: горох + овес с подсевом клевера лугового - многолетние травы 1 г. п. - ячмень с подсевом клевера гибридного - многолетние травы 1 г. п. - яровая пшеница. По мере увеличения удойности возрастает потребность в энергонасыщенных кормах, а также кормах с
повышенным содержанием протеина. В предлагаемом севообороте без внесения азотных удобрений баланс гумуса в почве будет отрицательный (0,1 т/га). Внесение под зерновые 20 кг/га азота позволит получать корма с содержанием питательных веществ 10,S МДж и более.
Безусловно, для сидерации наиболее ценные культуры - бобовые. Однако замедленный рост в начале развития, продолжительный период вегетации, высокая стоимость семян сдерживают их использование в качестве сидератов. Для этих целей чаще применяют горчицу белую и желтую, рапс озимый и яровой, играющие важную фитосанитарную роль на дерново-подзолистых почвах. Так, при заделке зеленой массы горчицы в пахотном слое почвы увеличивается численность грибов рода Trichoderma - антагонистов возбудителей корневых гнилей зерновых культур. Например, в одном из отделений ЗАО «Марийское», где в 2007 г. зерновые культуры занимали 3440 га (68 % площади пашни), под пары было оставлено 1S00 га (30 %), из них на зеленое удобрение было засеяно озимым рапсом S0 га, яровым - 200 и горчицей - 800 га. Применяемая мульчирующая система обработки почвы с заделкой сидеральной массы горчицы и рапса в период массового цветения с помощью дискаторов позволила качественно подготовить почву и посеять последующие культуры в агротехнические сжатые сроки с наименьшими затратами. Использование сидератов в сочетании с двухкратной мульчирующей обработкой почвы четырехрядными дискатора-ми уменьшило количество сорняков в посевах. При сильной (от 7S до 114 шт/м2) засоренности полей количество вегетирующих сорняков сократилось в среднем в 3-4 раза. Если с залежных площадей получили по 18,0 ц/га озимой пшеницы, то по гор-
чичному и рапсовому сидеральным парам - 24,2 и 23,9 ц/га. Вместе с тем, по пласту клевера 3-го года пользования урожайность озимой пшеницы была наиболее высокая ц/га) и лучшие экономические показатели (табл.).
Нашими исследованиями установлено, что воздействие на почву механической обработки, а также затраты, связанные с ее применением находятся в прямой зависимости от удельного веса в структуре посевных площадей многолетних бобовых трав и сидеральных паров с использованием культур семейства капустных, которые сглаживают негативные последствия различных систем обработки почвы. Считаем, что горчица и рапс (озимый и яровой) наравне с многолетними бобовыми травами в перспективе должны стать альтернативными источниками органических удобрений в республике. Даже при уборке этих культур на семена в почву возвращается 10-^ т/га сухих веществ корней, листьев, соломы, а из самосева - 10-12 т/га зеленой биомассы с содержанием 10-^ % сухого вещества.
Role of perennial legumes and green fallows in agriculture in Mariy El republic
V.V. Glushkov, S.G. Yunusov, V.l. Makarov, N.F. Maslova
Role of legumes and mixtures of it with cereals in increase of soil fertility in agricultural economies in republic is shown. Crop rotations with legumes are recommended.
Keywords: legumes, crop rotation, fertility, green fallows.
Оценка энергетической
эффективности
производства
энергоносителей
из растительного сырья
Г.А. БУЛАТКИН, доктор биологических наук
Институт фундаментальных проблем биологии РАН E-mail:sadovod@rambler. ги
Для определения эффективности производства альтернативных источников энергии в настоящее время используются только экономические методы. Считается, что если стоимость альтернативных энергоносителей ниже стоимости традиционных источников энергии, то их производство целесообразно. Однако экономическая оценка производства возобновляемого источника энергии, например, биоэтанола, биодизеля имеет ограниченную ценность, поскольку показывает только соотношение денежных затрат и полученного дохода, но ничего не говорит об энергетическом аспекте проблемы. Между тем, при выработке энергоносителя должна ставиться задача получения свободной энергии, т.е. дополнительной энергии сверх суммарных затрат технической энергии на всех этапах производства. На первый взгляд кажется, что единственным источником энергии биоэтанола служит переработанная биомасса зерна, и вся содержащаяся в новом энергоносителе энергия является дополнительной. На самом деле это далеко не так. В процессе выращивания и переработки растений используются техника, удобрения и другие ресурсы, на изготовление которых расходуется техническая энергия, и которые необходимо учитывать через амортизационные отчисления.
В нашем институте в течение нескольких лет исследуются различные аспекты энергетической эффективности агроэкосистем и производства жидкого топлива из биомассы растений. Для определения эффективности производства энергии из растительной продукции мы предложили применять коэффициент абсолютной энергетической эффективности, показывающий соотношение содержащейся эноргии в синтезированном из растительного сырья топливе с затратами технической энер-
гии на его производство. Если в конечном объеме топлива содержится энергии меньше, чем затрачено технической энергии на его получение на всех этапах производства, процесс абсолютно энергетически не эффективен.
Можно выделить следующие этапы производства жидкого топлива из растительного сельскохозяйственного сырья: энергетические вложения на выращивание растений; затраты на восстановление плодородия почв до исходного уровня, уборка и доработка урожая биомассы в хозяйстве, транспортировка урожая до места промышленной переработки, производство жидкого топлива на промышленном предприятии, дополнительные затраты энергии на переоборудование движителя, транспортировка топлива до потребителя, затраты на специальные условия хранения альтернативного топлива.
Однако необходимо подчеркнуть, что даже при коэффициенте абсолютной энергетической эффективности меньше единицы, производство энергии может быть целесообразно, если при ее использовании достигается существенный экологический эффект. Например, органические остатки деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности оказывают отрицательное влияние на состояние окружающей среды. Переработка этих отходов в жидкие и газообразные энергоносители высвобождает большие площади земель, оздорав-ливает экологическую обстановку вокруг промышленных предприятий и городов.
Если экологический эффект, выраженный в энергетических единицах, превышает разницу между затратами на производство топлива и содержанием полезной энергии в энергоносителе, процесс получения энергии из нового источника в больших масштабах может быть целесообразен.
Комплексный эколого-энергети-ческий анализ эффективности производства нетрадиционных источников энергии позволит объективно оценить размеры полученной дополнительной энергии и выбрать вектор развития этого важного направления мировой энергетики.
U ф
s ä
ф
s
ф
ä
s
ф
ы
P
о о
(о
IS
