CC BY
16УДК 631.445; 631.452
СОСТОЯНИЕ, СОХРАНЕНИЕ И ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ В ВЕРХНЕВОЛЖЬЕ
Н.В. Шрамко, к.с.-х.н., Г.В. Вихорева — Ивановский НИИСХ
E-mail: [email protected]
На дерново-подзолистых почвах Верхневолжья наиболее приемлемым вариантом использования пашни является внедрение севооборотов, насыщенных на 40-50 % многолетними бобовыми травами, 10 % однолетней капустной культурой, 50-60 % отводится под зерновые культуры, в том числе 20 % - под озимые. Применяя удобрения и приемы интенсификации продуктивность севооборотов можно довести до 35,4 - 38,0 ц/га зерновых единиц. Использование удобрений повышает продуктивность пашни на 39,0 - 60,9 %. Исследования проведены в севооборотах с насыщенностью травами от 25 до 60 %. Это 3-6-польные зернотравяные биологизированные севообороты, которые развернуты во времени, на территории и в пространстве. В рекомендуемых севооборотах баланс органического вещества был положительным, а также поддерживаелся за счет пожнивно - корневых остатков бобовых трав, органической (зеленой) массы поукосных культур и соломы зерновых.
Ключевые слова: почва, севооборот, зеленое удобрение, сидераты, минеральные удобрения, многолетние бобовые травы, гумус.
Верхневолжье расположено в зоне достаточного увлажнения - за год в среднем выпадает от 600 до 650 мм осадков. Однако их распределение в течение года неравномерное: больше выпадает в теплый период (400 - 500 мм), меньше - в холодный. Рельеф региона в основном равнинный. Максимальная крутизна склонов 1 - 20. Поля мелкоконтурные со средним размером 20 - 25 га. Почвенный покров довольно разнообразен, но преобладают дерново-подзолистые почвы среднего и легкого механического состава (около 80 %) с малой мощностью (18-22 см) перегнойного горизонта и небольшим содержанием гумуса 1,5-1,9 %. Почвы бедны поглощенными основаниями - 3,5 -6,7 мг-экв. /100 г, особенно кальцием и магнием, в них низкая емкость обмена, обладают кислой реакцией почвенной среды рНкс| 5,3 - 6,1. Почвы недостаточно обеспечены усвояемыми формами азота, фосфора и калия. Имеют неблагоприятные физические свойства, бесструктурны, с пониженной влагоемкостью и невысоким естественным плодородием. В результате длительного использования таких почв без применения органических и минеральных удобрений баланс питательных веществ стал отрицательным и составляет 45 - 250 кг/га. Такое тревожное положение является следствием того, что в последние 15 - 20 лет резко сократились объемы использования минеральных и органических удобрений. Так, средняя доза минеральных удобрений не превышает 20 -25 кг/га д.в., органических 1,5 - 2,0 т/га, что составляет соответственно всего лишь 25 и 5 % от науч-
но обоснованных норм. Расчеты показывают, что для восстановления выносимых с урожаем питательных веществ необходимо ежегодно вносить, как минимум 90 - 100 кг/га пашни минеральных удобрений в действующем веществе. В том числе: азота - 50 кг, фосфора - 20, калия - 30 кг/га в д.в. и 5 - 7 т/га навоза. Но эти рекомендации не выполняются из-за ограниченных финансовых возможностей большинства хозяйств региона.
Учитывая временно создавшиеся трудности в отсутствии органических удобрений (навоза), в приобретении и внесении минеральных удобрений (из-за нехватки оборотных средств в хозяйствах региона), мы считаем, что наиболее действенным и реальным способом сохранения и воспроизводства плодородия почв становится биологизация земледелия. Она предусматривает использование биологических факторов, таких как более эффективное использование многолетних бобовых трав, приемов сидерации [1-5], совершенствование структуры посевных площадей, подбор культур, способных повысить плодородие почвы [6], а также разработку адаптивной технологии их возделывания.
Исследования по этим актуальным проблемам на дерново-подзолистых почвах проводят в длительных стационарных опытах отдела земледелия Ивановского НИИ сельского хозяйства. В опытах изучают различные биологизированные севообороты, имеющие в структуре от 25 до 60 % многолетних бобовых трав при двух уровнях питания минеральными удобрениями. Это трехпольные,
Владимирский ЗемлеШеЩ)
№ 1 (75) 2016
1. Динамика содержания гумуса на дерново-подзолистых почвах и влияние агрофона использования пашни на продуктивность различных севооборотов (среднее за 2002 - 2014 гг)
Уровень интенсификации агрофона Содержание гумуса, % Продукти-
Изменения «+», « - » вность 1 га Влияние
Севооборот исходное, 2000 г 2013 г севооборот. площади, ц зер.ед. агрофона, %
3-польный: 33% мн.бобовых трав Е 1,54 0 22,9 контроль
1. Донник 2. Озимая пшеница Н 1,54 1,56 + 0,02 32,0 39,7
(поукосно горчица) 3. Овес + донник И 1,57 + 0,03 35,6 55,4
4-польный: 25% мн.бобовых трав Е * 1,56 0 * 25,5 контроль
1. Пар сидеральный
(вика+овес) Н 1,56 * 1,57 + 0,01 * 35,0 + 37,3
2. Пшеница озимая
3. Редька масличная 4. Овес И * 1,57 + 0,01 * 31,2 + 22,3
5-польный:
40 % мн. бобовых трав Е 1,55 + 0,01 22,0 контроль
1. Яровая пшеница
2. Клевер 1 г.п. 3. Клевер 2 г.п. Н 1,54 1,57 + 0,03 30,6 39,0
4. Оз.пшеница
(поукосно рапс) 5. Горчица И 1,70 + 0,16 35,4 60,9
6-польный:
60 % мн. бобовых трав (с учетом поукосной Е 1,57 + 0,02 24,4 контроль
культуры)
1. Донник
2. Яр. пшеница 3. Клевер 1 г.п. Н 1,54 1,58 + 0,04 33,0 35,2
4. Клевер 2 г.п.
5. Оз.пшеница
(поукосно рапс) И 1,71 + 0,17 38,0 55,7
6. Овес+донник
Примечание: *Е - естественный агрофон
Н - поддерживающий (нормальный). И - интенсивный агрофон. НСР05 - 3,2
* 4-польный севооборот введен в ротацию в 2012 году.
четырех-, пяти - и шестипольные полевые севообороты. Ежегодно каждый севооборот имеет полное количество полей, которые развернуты во времени и в пространстве. Опыт заложен в трехкратной повторности. Площадь делянки 80 м2,
размещение - систематическое. Почва опытного участка дерново-подзолистая, с содержанием гумуса 1,54 - 1,55 %, подвижного фосфора - 156 мг/кг почвы, обменного калия - 177 мг/кг, рН(кс|) - 5,8.
В изучаемых биологизированных севооборотах
№ 1 (75) 2016
Владимирский Земледелец,!)
2. Баланс органического вещества почвы в севообороте (расчет по углероду С в кг/га в слое 0-20 см)
Изменение органического вещества Агро-фон* Схемы экспериментальных севооборотов
3-польный зернотравяной: 33 % мн.бобовых трав 1. Донник 2. Озимая пшеница (рожь) 3. Овес+донник 5-польный зернотравяной: 40% мн.бобовых трав 1. Ячмень+клевер 2. Клевер 1 г.п. 3. Клевер 2 г.п. 4. Озимая пшеница (рожь) 5. Горчица 6-польный зернотравяной: 50% мн.бобовых трав 1. Донник 2. Яровая пшеница+клевер 3.-4. Клевер 1 г.п. и 2 г.п. 5. Озимая пшеница (рожь) 6. Овес+донник
За ротацию (+, -) Е 0 0 + 12
Н + 70 + 75 + 92
И + 150 + 192 + 217
За год (+, -) Е 0 0 0
Н + 14 + 23 + 30
И + 28 + 43 + 56
Примечание: *Е - естественный агрофон Н - поддерживающий (нормальный). И - интенсивный агрофон.
за 13-летний период установлена положительная динамика содержания гумуса. Так, при исходном содержании гумуса 1,54 % тенденция к его к увеличению отмечена во всех биологизированных севооборотах. Наиболее контрастно этот показатель проявился в севооборотах, насыщенных от 40 до 50 % бобовыми травами. Это 5-6-польные полевые варианты. В таких севооборотах более активно используется потенциал минеральных удобрений, увеличивая их продуктивность на 55 - 60 % в сравнении с вариантами без применения удобрений. То есть, в этих севооборотах более эффективно активизируется взаимосвязь органического зеленого удобрения с минеральными формами, что существенно сказывается на продуктивности пашни (табл. 1) и балансе органического вещества почвы (табл. 2).
Например, продуктивность пашни при использовании интенсивной технологии возделывания полевых культур в 5-польном севообороте (при 40% многолетних бобовых трав) возросла на 56 %. В 6-польном (60 % многолетних бобовых трав), увеличение составило 58 % . При этом возросла гумусированность почвы: в 5-польном севообороте - на 10 % (до закладки опытов 1,54 %, а спустя 13 лет применения приемов биологизации -1,70 %). В 6-польном севообороте увеличение составило 11 % . Тенденция увеличения содержания органического вещества почвы выявлена и при расчете
его баланса по углероду (табл. 2). Так, насыщение севооборотов (3х - 5 - 6 польных) от 30 до 50 % многолетними бобовыми травами, способствовало ежегодному увеличению углерода от 14 кг/га при нормальной поддерживающей технологии возделывания полевых культур в 3-польном севообороте до 56 кг/га при интенсивной технологии в 6-польном севообороте. В 5-6- польных севооборотах эти показатели в 1,5 - 2,0 раза выше, чем при наличии 30 % бобовых трав в трехпольном севообороте.
Следовательно, в условиях Верхневолжья предпочтительнее использовать пашню в травопольном варианте, насыщая ее структуру до 40-50 % многолетними травами. При этом предпочтительнее из трав использовать бобовые компоненты, способствующие эффективному обогащению почвы азотом, которого в них крайне недостает.
Полагаясь на данные вариационных коэффициентов почвенного плодородия дерново-подзолистых почв, которые находятся в пределах 3,8 -6,3 %, можно заключить, что те изменения гумуса, которые имеют место в изучаемых севооборотах, свидетельствует о его стабилизации и увеличении. Разумеется, даже незначительные изменения в плодородии почв без внимания оставлять нельзя. А если учесть, что в Верхневолжье четверть пашни характеризуется низким и очень низким содержанием фосфора и азота, а около 40 % пашни
Владимгрскт ЗемлеЗЪдеф
№ 1 (75) 2016
с низким содержанием калия, то очевидно, что приемам биологизации следует уделять должное внимание. Следовательно, в условиях Верхневолжья на дерново-подзолистых почвах рациональное использование многолетних бобовых трав в севообороте не только способствует укреплению кормовой базы животноводства, но также является эффективным приемом сохранения и воспроизводства почвенного плодородия.
С учетом имеющегося экспериментального материала в качестве примера для использования в хозяйствах области можно рекомендовать севооборот: 1 - яровая пшеница с подсевом клевера, 2 - клевер - 1 г.п., 3 - клевер 2 г.п., 4 - озимая пшеница или рожь (солома на удобрение), 5 - горчица или редька масличная на семена. В структуре данного севооборота 40 % пашни отведено под зерновые культуры, 40 % занято многолетними бобовыми травами, 10 % - однолетней капустной культурой, к примеру, горчицей белой, пользующейся хорошим спросом. Плодородие в таком севообороте поддерживается за счет пожнивно-корневых отстатков (ПКО) клевера, органической массой поукосной капустной культуры и соломой озимых.
Возможны и другие варианты севооборотов, но имеющие в структуре посевных площадей не менее 40 % многолетних бобовых трав. Например: 1 - пар сидеральный (вика+овес), 2 - рожь (пшеница) озимые, 3 - ячмень с подсевом клевера, 4 - клевер 1 г.п., 5 - клевер 2 г.п., 6 - озимые (пшеница, рожь) или овес. В структуре такого севооборота 50 %, пашни отведено под многолетние травы, которые можно использовать частично на корм скоту и для поддержания плодородия почвы за счет накопления большого количества
ПКО. Соломистые остатки после зерновых целесообразно использовать для пополнения почвы органическим веществом.
Таким образом, на дерново-подзолистых почвах Верхневолжья использование симбиотиче-ской азотфиксирующей способности бобовых культур, пожнивно-корневых остатков и зеленого удобрения, а также расширение посевов многолетних бобовых культур до 50 % пашни в структуре севооборота служат важными условиями ведения земледелия. Они позволяют обеспечить высокую продуктивность пашни, стабилизацию деградационных процессов в почве, повышение содержания гумуса, что способствует рациональному использованию удобрений, которых явно недостаточно вносят в условиях нашего региона.
Литература
1. Прянишников Д.Н. Новые перспективы применения зеленого удобрения в Европейской части Союза. / Научный отчет ВИУА за 1941 -1942 гг. - М., 1944.
2. Кук Д.У. Регулирование плодородия почв- М., 1970.
3. Лошаков В.Г. Агрономическое далекое- близкое - М.: Изд-во РГАУ - МСХА, 2008. - 408 с.
4. Лыков А.М. Еськов А.И., Новиков М.Н. Органическое вещество почв Нечерноземья - М.: РАСХН - ГНУ ВНИПТИОУ, 2004. - 630 с.
5. Русакова И.В. Влияние соломы зерновых и зернобобовых культур на содержание углерода, агрохимические свойства и баланс элементов питания в дерново-подзолистой почве // Агрохимический вестник, 2015, № 6. - С. 6-10.
6. Шрамко Н.В., Вихорева Г.В., Дмитриев Д.О. Роль сидератов и бобовых трав в адаптивно-ландшафтном земледелии Верхневолжья - Иваново, 2013. - 28с.
N.V. Shrumko, G.V. Vikhoreva
STATE, PRESERVATION AND REPRODUCTION OF SOIL FERTILITY IN THE UPPER VOLGA REGION
The most suitable variant of arable soil use on turf-podzolic soils in the Upper Volga region is the introduction of crop rotations satiated by 40-50 % with perennial legumes, by 10% with annual cabbage; 50-60% is given to cereals, 20% among them - to winter crops. Application of fertilizers and intensification devices can help increase crop rotations efficiency by 35,4 - 38,0 c/ha of grain units.
Fertilizers application increases arable lands efficiency by 39,0 - 60,9%. The researches were carried out in crop rotations satiated with herbs from 25 to 60% - those were from three to six-fielded grain-herbal biologizationed crop rotations unfolded in time, space and on territory. In recommended crop rotations the balance of organic substance was positive and was maintained with stubby-root remains of legumes, organic (green) mass of hay-crop cultures and stray of cereals.
Keywords: soil, crop rotation, green fertilizer, siderates, mineral fertilizers, perennial legumes, humus.
№ 1 (75) 2016
B/ia5uMipckm Земледелец,!)
