CC BY
34
УДК 631.452 : 631.51 (470.44/47)
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПОЛЕВЫХ СЕВООБОРОТОВ И ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ В УСЛОВИЯХ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
А.И. БЕЛЕНКОВ, А.А. ХОЛОД, В.П. ТТТАЧНЕВ (Кафедра земледелия и МОД)
В статье рассматриваются вопросы изучения новых схем полевых севооборотов и приемов основной обработки светло-каштановых почв в условиях засушливого региона — Волгоградской обл. в части их влияния на урожайность с.-х. культур и плодородие пахотных земель. Доказано преимущество факторов биологизации севооборотов и ресурсосбережения отдельных способов основной обработки почвы.
Ключевые слова: биологизация, сидерат, растительные остатки, продуктивность севооборота, экономическая и энергетическая оценка, система обработки почвы, урожайность с.-х. культур.
Сухостепная зона каштановых почв Нижнего Поволжья находится в составе зернового поя са России, где производство зерна вл етс основной отраслью АПК. Поэтому на сравнительное изучение на опытном поле Нижневолжского НИИСХ Волгоградской обл. с 2004 г. поставлены узкоспециализированные биологизированные си-деральные и зернопаровые (в качестве контрол ) севообороты (табл. 1).
Методика
В 2006 г. в учебно-опытном хозя й-стве ГОУ СПУ №56 Палласовского района Волгоградской обл. проводили исследовани по сравнительному изучению различных систем основной обработки светло-каштановой почвы в зернопаровом севообороте пар черный — я ровая пшеница — ячмень. В полевом опыте представлены различные системы комбинированной осенней и весенней основной обработки почвы, включающие отвально-безотвальные, мелкие, поверхностные, «нулевые».
Всего в опыте изучаетс 12 различных вариантов, из которых в настоя щей статье рассматриваютс восемь.
Результаты исследований
Исследовани проводили на опытном поле Нижневолжского НИИСХ в 2006-2008 гг.
В засушливых условиях Нижнего Поволжья продуктивность э спарцета зависит от влагообеспеченности вегетационного периода. Во влажном 2006 г. урожайность его достигла 11,8 т/га, в среднем по увлажнению 2000 г. она составила 8,1 т/га зеленой массы. В условия х жесточайшей засухи 2007 г. отмечена полна гибель растений. После внесени соломы и возделывани сидеральной культуры поступление органики в почву увеличиваетс с 1,1 до 3,0 т/га (табл. 2).
С учетом объема внесения органического вещества и его химического состава установлено, что сидерация пара обеспечивает лучшие условия дл поступлени в почву основных
Схемы биологизированных севооборотов
Коли- чество полей Структура использования пашни, %
Севооборот чистые и си-деральные пары зерно- вые многолетние травы на сидерат зернобо- бовые
1. Зернопаровой (контроль) 1. Черный пар 2. Озимая пшеница 3. Яровая пшеница 4. Ячмень 4 25 75 — —
2. Сидеральный биологизированный 1. Сидеральный черный пар 2. Озимая пшеница 3. Эспарцет на сидерат 3 33,3 33,3 33,3 —
3. Сидеральный биологизированный 1. Сидеральный черный пар 2. Озимая пшеница 3. Эспарцет на сидерат 4. Эспарцет на сидерат 4 25 25 50 —
4. Зернопаровой биологизированный 1. Черный пар 2. Озимая пшеница 4 25 50 25
3. Нут
4. Яровая пшеница
Т а б л и ц а 2
Поступление органической массы и биофильных элементов питания в почву
(среднее за 2006-2008 гг.)
Вид удобрений под пар Поступление фито Поступает в почву элементов питания, кг/га Эквива- лентно Коэффициент азото-фиксации, кг/га
Севооборот массы в абсолютно сухом весе, т/га N Р К всего полупрев-шему навозу, т/га
Зернопаровой (контроль) Солома ячменя + N30 Солома 1,13 38,4 1,6 10,8 50,8 3,4 2,8
Сидеральный 3-польный оз. пшеницы + зеленая масса эспарцета + ^0 Солома озимой 2,78 94,5 5,8 30,4 130,7 8,6 21,5
Сидеральный 4-польный пшеницы + зеленая масса 3,00 99,6 6,0 31,8 137,4 9,1 23,2
Зернопаровой
биологизиро-
ванный
эспарцета + N30 Солома нута, яр. пшеницы + N30
1,51 38,6 1,6 10,7 50,9
3,4
3,7
элементов минерального питани . В сидеральном севообороте их поступает 131-137 кг/га, что эквивалентно
внесению на 1 га посевной площади 8,6$9,1 т/га навоза, при этом коэффициент фиксации азота по сравнению
с небиологизированным черным паром увеличивается почти в 10 раз.
Проблема азотного баланса и азотного питания растений — одна из центральных для условий Нижнего Поволжья. Основными бактерия ми, фиксирующими атмосферный азот, я вляются симбиотические азотфик-саторы. Почвенные бактерии синтезируют ростовые вещества и витамины, задерживают развитие патогенной микрофлоры. Заделка эспарцета способствовала возвращению азота в почву (табл. 3).
Баланс азота на светло-каштановой почве
Выращивание э спарцета на зеленое удобрение создает положительный баланс азота и в сравнении со звеном с черным паром увеличивает его приходную статью на 28-40 кг/га [3, 5, 6, 7].
Проведенный расчет по методике ВНИИЗиЗПЭ [4] показывает, что за счет массы новообразованного гумуса в сидеральных севооборотах на основе поступившего в почву энергетического материала сидератов и растительных остатков возделываемых культур создается положительный баланс гумуса (табл. 4).
Т а б л и ц а 3 в паровом звене различных севооборотов
Севооборот и паровое звено Азот, кг/га Баланс азота
вынос возврат по звену на 1 га пашни
Зернопаровой 4-польный (контроль), озимая 52,4 38,4 -13,9 -7,0
пшеница по черному пару Сидеральный биологизированный 3-польный, 59,7 94,5 +34,8 + 17,4
озимая пшеница по сидеральному пару Сидеральный биологизированный 4-польный, 58,9 99,6 +40,7 +20,4
озимая пшеница по сидеральному пару Зернопаровой биологизированный 4-польный, 49,4 38,1 -11,3 -5,6
озимая пшеница по черному пару
Т а б л и ц а 4
Баланс гумуса в севооборотах на светло-каштановой почве, т/га
Севооборот
Расход гумуса (-0,52 Е/д^
Новообразованный гумус за счет
накоп-
ленной
энергии
пожнивно-
корневые
остатки
симбио-
тического
сиде-
раты
Баланс
Зернопаровой 4-польный (контроль) -1,29 0,51 0,38 - - 0,89 -0,40
Сидеральный 3-польный -1,32 0,43 0,95 0,15 0,07 1,60 +0,28
Сидеральный 4-польный -1,25 0,45 0,99 0,30 0,074 1,81 +0,56
Зернопаровой биологизи-рованный 4-польный -1,28 0,46 0,39 0,22 - 1,07 -0,21
В зернопаровом биологизированном 4-польном севообороте баланс гумуса отрицательный. Однако сопоставление расхода и прихода гумуса в зернопаровом севообороте с нутом указывает на снижение дефицита гумуса в 2 раза по сравнению с небиологизированным контрольным севооборотом.
Сидераты действуют не только как дополнительный источник питательных веществ растений, но и как регу-ля тор почвенно-микробиологических процессов [2, 3, 6, 8, 10].
Более благоприятно по сравнению с зерновыми культурами микробиологический режим почвы складывался
после зернобобовых и многолетних трав, оставля ющих в почве большое количество богатой азотом органической массы [4].
Под влиянием отмеченных ранее погодных условий и урожаеобразующих факторов сформировалась урожайность с.-х. культур, отражающая
интегрированное действие на растения всех условий возделывания в севооборотах. За счет сравнительно высокой продуктивности озимой пшеницы урожайность зерна в сидераль-ных севооборотах превысила этот показатель контрольного севооборота в 1,5 раза (табл. 5).
Т а б л и ц а 5
Продуктивность биологизированных севооборотов (среднее за 2006-2008 гг)
Севооборот Выход зерна с 1 га, т Выход кормовых единиц с 1 га, т
посева пашни посева пашни
Зернопаровой (контроль): черный пар — озимая пшеница — яровая пшеница — ячмень 0,87 0,65 1,24 0,94
Сидеральный биологизированный: сидеральный черный пар — озимая пшеница — эспарцет на сидерат 1,27 0,42 1,34 0,89
Сидеральный биологизированный: сидеральный черный пар — озимая пшеница — эспарцет на сидерат — эспарцет на сидерат 1,31 0,33 1,18 0,88
Зерновой биологизированный: черный пар — озимая пшеница — нут — яровая пшеница 0,67 0,51 0,98 0,74
С учетом продуктивности всех культур в сидеральном 3-польном севообороте ее выход увеличилс на 0,1 т кормовых единиц с 1 га пашни или на 8%. Однако эффективность использо-вани площади в сидеральных севооборотах ниже, чем в зернопаровом.
Насыщение севооборота э спарцетом на сидерат до 50% привело к резкому снижению продуктивности пашни. Био-логизаци севооборота путем введени зернобобовой культуры (нута) снизила его продуктивность по выходу кормовых единиц и зерна с единицы площади посева и пашни на 23-25%.
Экономическая оценка различных приемов биологизации севооборотов зерновой специализации вы вила преимущество сидерального 3-польного севооборота (рентабельность 55%) по сравнению с зернопаровым, вследствие высокого уровн условночистого дохода 2150 руб. Введение в короткоротационные севообороты азотофиксирующей культуры нут повышает рентабельность производства зерна до 29%.
При сидерации энергозатраты на 1 га севооборотной площади возрастают в 1,4$1,7 раза, тогда как производство энергии в фитомассе увеличиваетс с 42,2 до 49,3-59,4 ГДж или в 1,2-1,4 раза. В свя зи с этим коэффициент энергетической эффективности снижается с 4,1 до 3,4$3,6. Удельные затраты энергии на производство 1 кг зерна хотя несколько снижаются в сидераль-ных севооборотах, но в то же время остаются такими же высокими как в биологизированном зерновом, так и зернопаровом контрольном севообороте — более 10 МДж.
Наши исследования, проводимые в условиях засушливого Заволжья Палласовского района Волгоградской обл., вызваны необходимостью изучить и предложить производству наиболее оптимальные варианты систем основной обработки в наиболее встречаю-щемс севообороте пар черный — ро-ва пшеница — чмень. Озимые культуры в районе исследований плохо зимуют и зачастую вымерзают, поэтому основной упор делаетс на ровые
зерновые хлеба. Этот вопрос изучается впервые в подзоне светло-каштановых почв Волгоградского Заволжья. Подобные исследования в Волгоградской обл. ранее проводились К.Г. Шуль-мейстером [8], А.Н. Суховым, А.И. Беленковым [1, 2] и другими исследователя ми [5, 6, 9].
В трехлетних полевых опытах в учхозе СПУ № 56 получены следующие результаты. Средняя плотность сложения почвы за вегетацию яровых культур находилась на уровне, близком к оптимальному значению дл роста и развития зерновых культур, — 1,15-1,25 т/м3 (табл. 6).
Отмечается некоторое увеличение плотности в вариантах с поверхностной и «нулевой» обработкой почвы, которая в отдельных случа х достигала величины 1,30-1,33 т/м3 под замыкающей севооборот культурой — я чменем. Менее уплотненной почва была после вспашки, особенно на глубину 20-22 см, что объя сня ется интенсивным воздействием плуга на обрабатываемый слой почвы. Плотность нарастает как в случае безотвальных вариантов, так и в случае поверхностных и «нулевых») обработок. Варианты весенней обработки почвы лущильником ЛДГ-10 и без обработки приводили к нараста-
нию плотности пахотного сло почвы. Таким образом, плотность сложения в вариантах обработки измен лась незначительно и не превышала оптимальные параметры, необходимые для нормального роста и развити культурных растений.
Влажность пахотного слоя почвы перед посевом ровой пшеницы и чмен весной свидетельствует об изменении этого показателя по отдельным вариантам обработки, причем более увлажненной почва оказалась по безотвальному плоскорезному рыхлению на 20$22 см под я ровую пшеницу, с последующей вспашкой на 0,12-0,12 см под я чмень. Это подтверждает влагонакопительную роль почвозащитной обработки, особенно в годы сильной засухи, каковыми вл лись два последних. Влагосберегающими следует определить системы посто нно отвальной и с чередованием средних и мелких отвальных и безотвальных обработок под культуры севооборота. Неплохо зарекомендовали себя варианты, где после вспашки и плоскорезного рыхления на 0,20$
0,22 см под ровую пшеницу почва не обрабатывалась под чмень. Сочетани весенне-осенних обработок в севообороте снижало влажность пахотного
Т а б л и ц а 6
Агрофизические показатели почвы и засоренность посевов в зависимости от системы основной обработки в полевом севообороте
(среднее за 2006-2008 гг.)
Система обработки почвы Плотность сложения почвы, т/м3 Влажность почвы в слое 0-30 см, % Засоренность посевов, шт/м2
в севообороте яровая пшеница ячмень яровая пшеница ячмень яровая пшеница ячмень
О20 — О20 1,11 1,17 14,6 10,4 8 7
О20 — П12 1,19 1,23 10,5 10,4 8 11
П20 — О12 1,22 1,28 16,5 16,5 12 15
Л10 — П20 1,23 1,28 10,4 11,9 8 15
О20 — «0» 1,20 1,25 11,7 10,0 12 11
П20 — «0» 1,26 1,30 13,0 11,6 16 18
«0» — О20 1,29 1,33 8,8 8,8 20 22
Л10 — П20 1,27 1,31 9,4 9,9 16 21
П р и м е ч а н и е. Здесь и в табл. 7 система основной обработки почвы в севообороте пар черный — яровая пшеница — ячмень, где О, П, Л, «0» — обработка почвы отвальная ПЛН-4-35, плоскорезная КПГ-250, лущение ЛДГ-10, «нулевая» под яровую пшеницу и ячмень на 20, 12, 10, «0», т.е. на 0,20-0,22; 0,12-0,14; 0,08-0,10 м и без обработки. «0», Л10 — весенняя обработка почвы.
слоя почвы в среднем на 5-7% относительно лучших вариантов, что подтверждает преимущество зя блевой обработки под урожай яровых культур будущего года.
Засоренность посевов ровой пшеницы и чмен была незначительной, что объ сн етс своевременным и качественным выполнением агроприемов, а также засушливостью последних двух лет. В среднем в вариантах опыта в посевах насчитывалось от 7-8 до 2 0-22 шт/м2 сорных растений, что не могло существенно повли ть на формирование урожая полевых культур. Следует подчеркнуть, что засоренность была меньшей в вариантах с глубокой, особенно отвальной, обработкой почвы. Минимализаци и отсутствие обработок приводили к росту засоренности посевов с.-х. культур.
В таблице 7 представлены показатели, характеризующие развитие культур, биологическую характеристику степени плодородия и урожайность. Важнейшим показателем уровня роста и состояния растений является нарастание корневой массы культурных растений. Так, в среднем за 3 года, наибольшей устойчивостью и максимальным накоплением корней выде-ля лись варианты 1, 3, 4, в которых используетс посто нна средн и чередующа с средне-поверхностна
обработка почвы. При весенней «нулевой» и поверхностной обработке почвы лущильником величина формирующихся корней уменьшалась, что также характерно для данного вида обработок.
Биологическа активность почвы в различных вариантах обработки почвы оцениваетс по наиболее распространенному показателю — степени распада льн ного полотна. Наиболее интенсивный распад полотна был отмечен в вариантах отвальной и плоскорезной обработки на 20-22 см под ро-вую пшеницу и в вариантах средней и мелкой обработки этими же орудия ми с ячменем. Это также согласуется с мнения ми ряда ученых, изучавших этот весьма значимый показатель уровня плодородия [1, 3, 7, 9]. Минимальная величина биологической активности почвы отмечена при весенней «нулевой») и поверхностной ЛДГ-10 обработках под первую культуру севооборота и з блевых основных обработках под вторую культуру в этих же вариантах. Наблюдалось снижение микробиологической активности почвенной микрофлоры по весенним обработкам почвы [1].
Результирующий исследования показатель — урожайность зерновых культур — был невелик из-за за-с ухи последних двух лет. Яровая
Т а б л и ц а 7
Масса корней, разложение льняного полотна и урожайность с.-х культур полевого севооборота в зависимости от системы основной обработки
(среднее за 2006-2008 гг.)
Система обработки почвы Масса корневых остатков, т/га Процент распада полотна, % Урожайность культуры, т/га
в севообороте яровая пшеница ячмень яровая пшеница ячмень яровая пшеница ячмень
О20 — О20 0,21 0,76
О20 — П12 0,17 0,57
П20 — О12 0,23 0,75
Л10 — П20 0,20 0,58
О20 — «0» 0,16 0,55
П20 — «0» 0.15 0.35
«0» — О20 0,10 0,45
Л10 — П20 0,11 0,44
НСР05 0,05 0,10
55 50 0,49 0,74
50 45 0,47 0,62
75 55 0,52 0,91
35 40 0,45 0,65
30 45 0,44 0,61
30 45 0,44 0,73
20 30 0,22 0,42
20 30 0,28 0,58
— — 0,07 0,11
пшеница, биологически менее устойчива к недостатку почвенной влаги, сформировала урожай меньше, чем ровой чмень — культура наиболее пластичная, способная продуцировать урожай в период интенсивной засухи. В среднем за 3 года урожайность я ровой пшеницы составила
0,20-0,50 т/га, ячменя — 0,4-0,9 т/га. Сама высока продуктивность зерновых культур отмечена в вариантах 3 и 1, сама низка — в вариантах 7 и 8. Превышение первой группы систем обработки над второй математически доказано НСР. Остальные системы основной обработки почвы в севообороте не сильно различались между собой, в отдельных случаях существенно уступа лидирующему третьему варианту; в отношении урожайности я ро-вой пшеницы статистической разницы между первой системой и последующими вариантами осенней обработки не обнаружено. В наибольшей степени разнились системы основной обработ-
ки почвы по урожайности ячменя . В среднем разница между вариантами составила от 0,2 до 0,5 т/га, что свидетельствует о превышении величины наименьшей существенной разницы. Это дает основание предполагать, что ячмень наиболее отзывчив на систему основной обработки почвы.
Заключение
По итогам наших исследований можно заключить, что наиболее реальный путь выхода из существующего в насто щее врем экономического кризиса в АПК — эффективное использование био- и энергоресурсов, уменьшение затрат при выращивании культур в севооборотах и оптимиза-ци систем основной обработки в них, поиск малозатратных путей воспроизводства и регулировани плодороди пахотных земель, возможная минима-лизаци обработки почвы в услови х одного из основных зернопроизвод -щих регионов страны.
Библиографический список
1. Беленков А.И. Полевые севообороты, основная обработка почвы и приемы регулирования плодородия почв в черноземностепной, сухостепной и полупустынной зонах Нижнего Поволжья: монография / А.И. Беленков, А.Н. Сухов, К.А. Иманга-лиев; ФГОУ ВПО ВГСХА. Волгоград, 2007.
2. Беленков А.И. Система сухого земледелия: реальность и перспектива / А.И. Беленков, В.П. Шачнев, А.А. Холод // Вестник АПК Волгоградской области, 2007. № 4. С. 11-13.
3. Захаров П.Я., Рассадников В.Н. Биологизация севооборотов и предшественники / П.Я. Захаров, В.Н. Рассадников и др. // Технология производства высококачественного зерна озимой пшеницы и яровой пшеницы. Волгоград, 2002. С. 20-22.
4. Методика оптимизации севооборотов и структуры использования пашни. — РАСХН и ВНИИЗиЗПЭ. М., 2004. С. 6-37.
5. Система ведения агропромышленного производства Волгоградской области на 1996-2010 гг. Волгоград: Комитет по печати, 1997.
6. Системы земледелия Нижнего Поволжья: Учебное пособие / А.Н. Сухов, В.В. Балашов, В.И. Филин, А.Ю. Москвичев, А.В. Зеленев, В.Н. Левкин. Волгоград: Изд-во ВГСХА, 2007.
7. Шакиров Р.И., Шамсутдинов Р.И. Биологические факторы интенсификации земледелия / Р.С. Шакиров, Р.И. Шамсутдинов // Зерновое хозяйство, 2003. №
1. С. 17-18.
8. Шульмейстер К.Г. Борьба с засухой и урожай / К.Г. Шульмейстер. М.: Агро-промиздат, 1988.
9. Ermich E., Hofmann B., Landmann R., Kappel H. Strukturschoende Boden-btarbeitung im Fruhjahr // Feldwirtschaft, 1985. № 8. C. 11-12.
10. Feyerabend G., Arlt R., Dallut B. Verunkrautung im Getreide und Empfelungen zur Bekampfung // Feldwirtschaft, 1988. № 3.
Pe^H3eHm — g. 6. h. H.t. raH»apa
SUMMARY
The article covers issues of new systems of field, crop rotations and light chestnut soil main tillage practices study under conditions of droughty area — Volgograd region, their effect on both crop capacity and arable land fertility are considered. The advantage of both crop rotations biologization and resource-saving of some main tillage practices has been proved in the article.
Key words: biologization, green manure, plant residues, crop rotation efficiency, economic and energy evaluation, tillage system, crop capacity.
