CC BY
17
https://doi.Org/10.30766/2072-9081.2019.20.5.467-477 УДК 631.582 : 631.584 : 631.86
Совершенствование севооборотов для сохранения плодородия почвы и увеличения их продуктивности в условиях биологической интенсификации
О 2019. Л. М. Козлова - Е. Н. Носкова, Ф. А. Попов
ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого», г. Киров, Российская Федерация
Многолетние исследования (2002-2017 гг.), проведенные в длительном стационарном опыте по изучению различных видов полевых севооборотов в условиях Кировской области, показали, что на дерново-подзолистых почвах потери гумуса можно снизить агротехническими методами. Главные из них - это сокращение доли чистых паров, переход на занятые и сидеральные пары, расширенное использование многолетних бобовых и зернобобовых культур, промежуточных посевов. В полевых восьмипольных севооборотах при использовании таких средств биологизации, как запашка корнестерневых остатков, наземной массы сидеральных культур в паровых полях и промежуточных посевах, поступление органического вещества было в пределах 17,24-83,03 т/га, при минерализации которого образуется 7,64-11,51 т гумуса. В севообороте с чистым паром складывается отрицательный баланс гумуса -0,06 т/га Положительный баланс получается при использовании занятых, сидеральных паров, промежуточных посевов (два-три поля), введении в структуру севооборотов до 25% многолетних бобовых трав. При образовании в пахотном слое гумуса 0,96-1,44 т/га обеспечивается положительный баланс 0,20-0,72 т/га. С повышением в структуре севооборотов доли зерновых культур до 62,5-75,0% продуктивность их возрастала до 4,74-4,79 тыс. корм. ед./га, что выше, чем в контрольном севообороте с чистым паром на 0,27-0,32 тыс. корм. ед./га Зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от содержания гумуса слабая отрицательная (r = -0,16). Продуктивность изученных севооборотов в сильной степени зависела от количества продуктивной влаги в почве в фазу колошения зерновых культур (r = -0,78) и биологической активности почвы (r = -0,80).
Ключевые слова: дерново-подзолистые почвы, паровые поля, промежуточные и сидеральные культуры, органическое вещество, баланс гумуса, корнестерневые остатки
Благодарности: работа выполнена в рамках Государственного задания ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока (тема № 0767-2019-0091).
Конфликт интересов: авторы заявили об отсутствии конфликта интересов.
Для цитирования: Козлова Л. М., Носкова Е. Н., Попов Ф. А. Совершенствование севооборотов для сохранения плодородия почвы и увеличения их продуктивности в условиях биологической интенсификации. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2019;20(5):467-477. https://doi.org/10.30766/2072-908L2019.20.5467-477
Поступила: 26.06.2019 Принята к публикации: 02.10.2019 Опубликована онлайн: 18.10.2019
Improvement of crop rotations aimed at increasing their efficiency and conserving soil fertility in conditions of biological intensification
© 2019. Lyudmila M. Kozlova^, Eugenia N. Noskova, Fyodor A. Popov
Federal Agricultural Research Center of the North-East named N. V. Rudnitsky, Kirov, Russian Federation
The long-term research conducted in 2002-2017 in a long stationary experiment on studying different types of field crop rotations under conditions of the Kirov region showed that on sod-podzolic soils the loss of humus could be lowered using agro technical methods. The most critical of them include the reduction of a portion of bare fallow, transition to sown and green-manure fallow, expanded use of perennial legume and grain-legume crops and intercrop sowings. In eight-field crop rotations when using such means of a biologization as plowing of the root-stubble residues, aboveground mass of green-manure crops in fallow fields and intercrop sowings, the supply of organic substance was within 17.24-83.03 t/ha By mineralization of this substance 7.64-11.511 of humus were produced. In a crop rotation with bare fallow there is a negative balance of humus of -0.06 t/ha The positive balance is obtained when using sown, green-manure fallows, intercrop sowings (two-three fields), and introduction of up to 25% perennial legumes to the structure of crop rotations. The formation of 0.96-1.44 t/ha of humus in the arable layer provides positive balance of0.20-0.72 t/ha The increase of the part of grain crops up to 62.5-75.0% in the structure of crop rotations resulted in rise of their efficiency up to 4.74-4.79 thousand fodder units. It was 0.27-0.32 thousand fodder units higher than in the control crop rotation with bare fallow. Dependence ofproductivity of agricultural crops on humus content was insignificantly negative (r = -0.16). The efficiency of the studied crop rotations depended considerably on the amount ofproductive moisture in the soil in a phase of ear formation of grain crops (r = -0.78) and on biological activity of the soil (r = -0.80).
Key words: sod-podzolic soils, fallow fields, intercrops and green-manure crops, organic matter, balance of humus, root-stubble residues
Acknowledgement: The research was carried out within the state assignment of FARC North-East (theme № 0767-2019-0091). Conflict of interests: the authors stated that there was no conflict of interest.
For citing: Kozlova L. M., Noskova E. N., Popov F. A. Improvement of crop rotations aimed at increasing their efficiency and conserving soil fertility in conditions of biological intensification. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka = Agricultural Science Euro-North-East. 2019;20(5):467-477. (In Russ.). https://doi.org/10.30766/2072-9081.2019.20.5.467-477
Received: 26.06.2019 Accepted for publication: 02.10.2019 Published online: 18.10.2019
Совершенствование севооборотов на экологических принципах с учетом не только продуктивности, но и влияния на плодородие почвы - важнейшее альтернативное направление повышения эффективности земледелия в различных почвенно-климатических условиях [1].
В Стратегии научно-технического развития Российской Федерации, утвержденной Указом Президента РФ от 1 декабря 2016 г., потребность в обеспечении продовольственной безопасности и продовольственной независимости России, конкурентоспособности отечественной продукции на мировых рынках продовольствия, снижение технологических рисков в агропромышленном комплексе определена как один из главных вызовов современности.
Производство экологически чистой высококачественной продукции является одной из актуальных задач АПК нашей страны. Ее решение тесно связано с биологизацией и экологизацией земледелия за счет расширения площади посевов бобовых культур, многолетних трав, промежуточных культур и применения различных видов органических удобрений и биологических препаратов в сочетании с различными агрохимикатами [2].
Севооборот, как научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур и чистого пара во времени и по полям, был и остается многофункциональной агроэкологической системой агроценозов, позволяющей решать многие задачи современных адаптивно-ландшафтных систем земледелия. В рамках севооборота за счет биологизации земледелия решаются экологические проблемы, связанные с возрастающей нагрузкой факторов интенсификации земледелия на окружающую среду [3, 4, 5, 6].
Достигнутый в последние годы уровень производства сельскохозяйственных культур в России стал результатом резкого изменения технологий возделывания на основе применения различных видов удобрений, современных гербицидов, новейшей сельскохозяйственной техники, позволяющей своевременно и более качественно проводить все операции по подготовке почвы, посеву, уходу за культурами. Казалось бы, в таких условиях в земледелии не
осталось проблем. Однако анализ существующей ситуации свидетельствует об обратном [7].
Самый важный из всех негативных процессов - потеря гумуса почвы. Он малозаметен, но идет постоянно. На сегодняшний день содержание гумуса в черноземах сократилось до 4-6%, вместо 10-12% 100 лет назад [8]. По результатам многолетних опытов [9], в дерново-подзолистых среднесуглинистых почвах ежегодно под культурами сплошного сева минерализуется 0,4-0,8 т/га гумуса, на черноземах 0,8-1,2 т/га. Наиболее интенсивно этот процесс идет в черных парах, где потери гумуса могут составлять 1,5-2,0 т/га.
В Кировской области, по результатам последнего цикла агрохимического обследования, почвы с низким содержанием гумуса занимают до 50% площади пашни. Основные причины деградации почв - отсутствие приемов по известкованию и фосфоритованию кислых почв, снижение использования органических и минеральных удобрений [10]. Для предупреждения дальнейшей деградации плодородия почв, по-нашему мнению, необходимо введение научно обоснованных севооборотов с сидеральными парами и промежуточными культурами, запашка корнестерневых остатков, отавы многолетних трав [11]. Зарубежные авторы также указывают на то, что влияние корнестерневых остатков на плодородие почвы может быть значительно выше других органических удобрений [12, 13]. При включении сидеральных паров в севооборот процессы гумификации в почве преобладают над процессами минерализации. Поступление органического вещества в виде сидерата, даже без внесения удобрений, стабилизирует содержание гумуса в почве (гумификация - 8,20, минерализация - 7,95 т/га) [14].
В соответствии с Концепцией развития агрохимии и агрохимического обслуживания сельского хозяйства Российской Федерации до 2020 года, при сложившейся структуре посевных площадей сидераты могли бы занимать в нашей стране до 30 млн га. Полученное зеленое удобрение равноценно по содержанию органического вещества 700-800 млн т подстилочного навоза [15]. При этом затраты на про-
изводство и использование зеленого удобрения в 3 -4 раза меньше, чем при применении подстилочного навоза.
Однако основная форма сидерации в виде сидеральных паров экономически невыгодна, так как сидеральное поле не дает в течение года товарной продукции. Экономически выгоднее промежуточная форма сидерации в виде пожнивных, подсевных, поукосных и других промежуточных культур. Положительное влияние промежуточных культур заключается, в первую очередь, в том, что увеличивается поступление органического вещества с оптимальным качественным составом, улучшающим микробиологические процессы в почве. Влияние промежуточных культур на биологическую активность, агрофизические свойства почвы увеличивается при использовании их на сидеральные цели [16, 17, 18].
В. И. Турусов и др. [19] указывают, что значительное увеличение проблемы воспроизводства плодородия почв и необходимость постоянного роста продуктивности культур требуют разработки новых агротехнических приемов. Важным условием является снижение доли чистых паров, переход на сидераль-ные пары, расширение посевов зернобобовых культур. В связи с этим актуальность и новизна наших исследований заключается в комплексном (агрофизическом, агрохимическом и фитосанитарном) исследовании агротехнических приемов с использованием биологических ресурсов, направленных на восстановление плодородия почвы и увеличение выхода кормовых единиц с 1 га пашни.
Цель исследований - разработка в соответствии с экологическими принципами полевых севооборотов, способствующих сохранению плодородия дерново-подзолистых почв Кировской области.
Материал и методы. Исследования проводили в стационарном опыте НИИСХ Северо-Востока, заложенном в 1976 году. В 2002-2009 гг. на изучение были взяты шесть восьмипольных севооборотов с различными зернобобовыми смесями и сидеральными культурами. С 2010 по 2017 год изучали восьмипольные севообороты с различными видами паров и промежу-
точными (поукосными и пожнивными) культурами.
Севообороты размещены в пространстве и во времени, размещение делянок систематическое, повторность четырехкратная. Почва опытного участка дерново-подзолистая легкосуглинистая, сформированная на элювии пермских глин. Агрохимические показатели: рНКс1 4,8-5,5, содержание Р2О5 - 135-216, К2О - 150-157 мг/кг почвы (по Кирсанову), содержание гумуса - 1,67-2,00% (по Тюрину).
В севооборотах возделывали следующие культуры районированных сортов: озимая рожь Фаленская 4, ячмень Лель, яровая пшеница Свеча, овес Сельма, горох Лучезарный, пе-люшка Надежда, клевер луговой Ратибор, вика Льговская-28, люпин узколистный Снежеть.
Севообороты насыщены бобовыми культурами: одно- и двухгодичными клеверами и их смесями со злаковыми травами, смесями зернобобовых и яровых зерновых культур, а также сидеральными культурами (люпин узколистный, клевер луговой, горчица белая + пелюшка + овес, редька масличная + пелюшка + овес). Насыщение бобовыми культурами до 50%. После уборки озимой ржи на зерно подсевали промежуточные пожнивные культуры (редька масличная, горчица белая, рапс яровой). Эти же культуры высевали и поукосно после зер-носмесей на зеленый корм и сенаж. Промежуточные культуры в севооборотах занимали от 12,5 до 37,5%. Схемы севооборотов представлены в таблице 2.
Удобрения вносили под основные культуры в дозе N45P45K45, под пожнивные и по-укосные сидераты - N30. Под посев промежуточных культур применяли ресурсосберегающую поверхностную обработку почвы. Агротехника возделывания культур - рекомендуемая для Нечерноземной зоны. Зеленую массу сидеральных культур в паровых полях и промежуточных посевах после измельчения заделывали плугом на глубину пахотного слоя.
Баланс гумуса определяли по методическим указаниям1, 2. Дисперсионный и корреляционный анализы проводили по Б. А. Доспехову с использованием программы «Agros 2.07».
1Методические указания по определению баланса питательных веществ азота, фосфора, калия, гумуса, кальция. М.: ЦИНАО, 2000. 40 с.
2Баланс гумуса и питательных веществ в интенсивном земледелии. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 1989. 26 с.
3 Доспехов Б. А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Колос, 1979. 416 с.
Количество осадков в среднем за вегетационные периоды (2010-2017 гг.) составляло 222-423 мм. Погодные условия за период проведения исследований существенно различались: 2012, 2015 и 2017 гг. - влажные, 2010, 2013, 2014 гг. - засушливые, 2011 и 2016 гг. -нормальные по увлажнению.
Результаты и их обсуждение. Принцип биологической интенсификации земледелия предполагает комплексное использование наво-
за, сидеральных культур, многолетних трав, корнестерневых остатков, отавы многолетних трав и однолетних бобово-злаковых смесей как средств образования органического вещества.
Анализ возможных источников поступления органического вещества в почву показал, что на дерново-подзолистых среднесугли-нистых почвах основными из них являются навоз и многолетние бобовые травы (клевер луговой и смеси его с тимофеевкой) (табл. 1).
Таблица 1 - Источники пополнения гумуса в почве (2002-2017 гг.) / Table 1 - Sources of soil humus replenishment (2002-2017)
Источник пополнения / Sources of replenishment Поступление органического вещества, т/га/ Supply of organic matter, t/ha Нормативы образования гумуса4, т / Standards of humus formation4, t* Поступило гумуса, т/га/ Received humus, t/ha
Навоз КРС / Cattle manure 10,0-40,0 0,06 0,60-2,40
Сидеральные культуры / Green-manure crops:
- многолетние бобовые травы / perennial legumes 25,5-29,2 0,06 1,53-1,75
- однолетние бобово-злаковые смеси / annual legume-grass mixtures 10,2-20,5 0,06 0,61-1,23
- донник желтый / yellow sweet clover 11,5-14,9 0,06 0,69-0,89
- люпин узколистный / blue lupin 12,0-12,5 0,06 0,72-0,75
Корнепожнивные остатки многолетних трав / Root-crop residues of perennial crops:
- одного года пользования / one-year use 5,12-8,51 0,25 1,28-2,12
- двух лет пользования / two-years use 6,89-10,74 0,25 1,72-2,69
Корнестерневые остатки / Root-stubble residues:
- озимых зерновых / winter cereals 4,47-7,39 0,18 0,80-1,33
- яровых зерновых / spring cereals 2,91-4,90 0,18 0,52-0,88
Отава многолетних трав / After-grass of perennial grasses 8,50-12,80 0,06 0,51-0,77
из 1 т органических удобрений и растительных остатков/ from 1 t of organic fertilizers and plant residues
При недостатке органических удобрений и высокой затратности использования навоза его экономичнее заменить сидеральными культурами или запашкой корнестерневых остатков и отавы клевера. Возврат в почву органического вещества в виде растительных остатков, сидеральной массы в паровых полях и промежуточных посевах способствует образованию и накоплению гумуса.
Исследования показали, что внесение 10 т навоза равноценно по образованию гумуса
использованию в сидеральных парах однолетних бобово-злаковых смесей, донника желтого, люпина узколистного (0,61-0,72 т/га). Сидеральные культуры при хорошей агротехнике формируют урожайность зеленой массы 10,2-29,2 т/га, из которой поступает в почву 0,61-1,75 т/га гумуса. И это количество гумуса только из наземной массы. Из корней, стерневых и пожнивных остатков при более высоком коэффициенте гумификации дополнительно поступает 1,28-2,69 т/га гумуса.
4Баланс гумуса и питательных веществ в интенсивном земледелии. Киров: НИИСХ Северо-Востока, 1989. 26 с.
Зерновые культуры в значительно меньшей степени влияют на образование органического вещества в почве. Но если уборку озимых культур проводить на высоком срезе, то в почву может поступать примерно такое же количество органического вещества, что и после многолетних трав одногодичного использования (до 7,39 т/га). Отава многолетних трав, заделанная в почву в сентябре, пополняет запасы органического вещества в большем объеме, чем запашка только корней и стерни клевера лугового (до 12,8 т/га). При этом в почве может образоваться не менее 0,51 т/га гумуса.
Количество вновь образованного гумуса будет зависеть от видового состава растительных остатков, органических удобрений и условий их гумификации. Положительный баланс гумуса достигался в зернотравяных шестипольных и восьмипольных севооборотах с многолетними травами, а также при внесении навоза в чистых и занятых парах. При введении в севообороты 33,4% бобовых культур и посеве на сидеральные цели однолетних трав или донника желтого поступление органического вещества в почву составляло 37,6-44,0 т/га. При этом баланс гумуса был положительным 0,39 и 0,42 т/га. Баланс гумуса увеличивался в положительную сторону и составил 0,60 т/га в севообороте с 50% бобовых культур и внесении 60 т/га навоза при поступлении органического вещества 85,4 т/га. Отрицательный баланс 0,06 т/га получали при 16,7% бобовых культур в структуре севооборота при одногодичном использовании клевера [20].
Поступление органического вещества в агроландшафтах зависит также от насыщения севооборотов различными по биологии культурами, применяемых технологий, метеоусловий года и может колебаться, как показали наши исследования, в восьмипольных севооборотах с различными видами паров в пределах 5,8983,03 т/га (табл. 2). С корнестерневыми и пожнивными остатками озимых, яровых зерновых, зернобобовых культур и многолетних трав поступало в зернотравяных севооборотах в среднем на гектар севооборотной площади 5,04-6,96 т/га органического вещества. Сидеральные культуры в паровых полях дополнительно давали 12,5, 20,0 т/га наземной массы, если в структуре севооборота (II, IV) по одному сиде-ральному пару. Введение в восьмипольный севооборот (VI) двух сидеральных полей (однолетние травы и клевер I г.п.) увеличивало поступление органической массы до 43,9 т/га.
Посев одной промежуточной культуры в севооборотах (III, IV, V) после озимой ржи на
зерно обеспечивал дополнительно 11,5-12,2 т/га богатой питательными веществами наземной массы, стерни и корней.
Увеличение площадей под промежуточными культурами (25,0 и 37,5%) приводило к увеличению поступления органического вещества до 21,5 и 33,8 т/га. В условиях Кировской области только с сухой массой поукосно-корневых остатков этих культур остается до 30% от общего количества органического вещества, синтезированного пожнивными культурами.
При насыщении восьмипольного зерно-травяного севооборота (VI) промежуточными культурами (горчица белая, рапс яровой, редька масличная) до 37,5% и двумя сидеральными парами поступление органического вещества увеличивается до 83,03 т/га. Посев на 25% площади севооборота этих культур в севообороте с люпином узколистным дает до 40,96 т/га органической массы. При посеве на 25% севооборотной площади промежуточных культур в сидеральном севообороте (IV) с однолетними травами поступает 38,63 т/га органического вещества. В контрольном севообороте (I) с чистым паром без посева промежуточных культур этот показатель составил только 5,89 т/га.
В полевых восьмипольных севооборотах с чистым, занятыми и сидеральными парами достоверных изменений в содержании гумуса за 8 лет не произошло (табл. 3). Перед закладкой опыта содержание общего гумуса по севооборотам составляло 1,90-2,00%. Применение всех средств биологизации способствовало сохранению гумуса на первоначальном уровне - 1,91-2,04%. При содержании гумуса в почве 46,0-48,4 т/га потери его в почве незначительные - 0,3-0,6 т/га. Увеличение содержания гумуса недостоверное, в пределах 0,4-1,1 т/га.
В зависимости от насыщения севооборотов сидеральными парами и промежуточными культурами за 8 лет ротации севооборотов количество вновь образованного гумуса составляло 6,40-11,51 т/га. Расчет баланса гумуса показал, что за 8 лет в контрольном севообороте (I) образовалось 6,40 т/га гумуса (0,80 т в год), при этом минерализовалось 6,90 т/га. При данной структуре посевов без использования органических удобрений и посева сидераль-ных культур в пахотном слое в год терялось 0,06 т/га гумуса. Наибольшая минерализация (2,01 т/га) была отмечена в чистом пару. Два поля многолетних трав (клевер с подсевом тимофеевки) не могли обеспечить положительный баланс гумуса.
ю
>
Oq 3.
0 &
1
т о го'
го
И 1
С I
£ S о и
Р
JO К)
Р5
И
-S
0
1
о
го (Я го
о
СО о о н о я 8t
Таблица 2 - Поступление органического вещества в полевых восьмипольных севооборотах / Table 2 - Supply of organic matter in eight-field crop rotations
Севообороты с различными видами паров / Crop rotations with different types of fallow Удобрения и промежуточные культуры / Fertilizers and intercrops Поступление органического вещества, т/га в год / Supply of organic matter, t/ha per year
корнестерневые остатки / root-stubble residues сидеральные культуры / of green manure crops промежуточные культуры / of intercrops всего / in total
I. Пар чистый - озимая рожь - ячмень с подсевом клевера - клевер 1 г.п. - клевер 2 г.п. -яровая пшеница - горох + яровая пшеница + овес (з/фураж) - овес /1. Bare fallow - winter rye - barley with clover undersow - clover of 1 year of use - clover of 2 year of use - spring wheat - peas + spring wheat + oats (grain-forage) - oats NPK 5,89 - - 5,89
II. Пар сидеральный (люпин) - озимая рожь + редька масличная (пожнивно) - ячмень с подсевом клевера - клевер 1 г.п. - клевер 2 г.п. - яровая пшеница - горох + яровая пшеница + овес (з/сенаж) + рапс яровой (поукосно) - овес / II. Green-manure fallow (lupin) - winter rye - oil radish (after-harvest sowing) - barley with clover undersow - clover of 1 year of use - clover of 2 year of use - spring wheat - peas + spring wheat + oats (grain-haylage) - spring rape (after-cutting) - oats NPK + 1 сидеральная + 2 промежуточные культуры / NPK + 1 green-manure crop + 2 intercrops 6,96 12,5 21,5 40,96
III. Пар занятый (редька масличная + вика + овес) - озимая рожь + горчица белая (пожнивно) - ячмень - пелюшка + яровая пшеница + овес (з/фураж) с подсевом клевера - клевер 1 гп. -клевер 2 г.п. - яровая пшеница - овес / Ш. Sown fallow (oil rape + vetch + oats) - winter rye -white mustard (after-harvest sowing) - barley - field pea + spring wheat + oats (grain-forage) with clover undersow - clover of 1 year of use - clover of 2 year of use - spring wheat - oats NPK + 1 промежуточная культура/ NPK + 1 intercrop 5,83 - 11,5 17,33
IV. Пар сидеральный (редька масличная + вика + овес) - озимая рожь + горчица белая (пожнивно) - ячмень - пелюшка + яровая пшеница +овес (з/сенаж) с подсевом клевера -клевер 1 г.п. - клевер 2 г.п. - яровая пшеница - овес / IV. Green-manure fallow(oil rape + vetch + oats) winter rye - white mustard (after-harvest sowing) - barley - field pea + spring wheat + oats (grain-forage) with clover undersow - clover of 1 year of use - clover of 2 year of use - spring wheat - oats NPK + 1 сидеральная + 1 промежуточная культуры / NPK + 1 green-manure crop + 1 intercrop 6,63 20,0 12,0 38,63
V. Пар занятый (клевер) - озимая рожь + рапс яровой (пожнивно) - ячмень - вика + яровая пшеница + овес (з/фураж) - пар занятый (редька масличная + овес + пелюшка) - озимая рожь + озимая вика (зерно) - яровая пшеница - овес / V Sown fallow (clover) - winter rye -spring rape (after-harvest sowing) -barley - vetch + spring wheat + oats (grain-forage) - sown fallow (oil rape + oats + field pea) - winter rye + winter vetch (grain) - spring wheat - oats NPK + 1 промежуточная культура/ NPK + 1 intercrop 5,04 - 12,2 17,24
VI. Пар сидеральный (клевер) - озимая рожь + рапс яровой (пожнивно) - ячмень - вика + яровая пшеница + овес (з/сенаж) + редька масличная (поукосно) - пар сидеральный (редька масличная +овес +пелюшка) - озимая рожь + оз. вика (з/корм) + горчица белая (поукосно) - яр. пшеница - овес / VI. Green-manure fallow (clover)- winter rye + spring rape (after-harvest sowing) - barley - vetch + spring wheat + oats (grain-haylage) + spring rape (after-cutting) - green-manure fallow (oil rape + oats +field pea) - winter rye + winter vetch (green forage) + white mustard (after-harvest sowing) - spring wheat - oats NPK + 2 сидеральные + 3 промежуточные культуры / NPK + 2 green-manure crop + 3 intercrops 5,33 43,9 33,8 83,03
О s
-J
s s
er
s
cr
NN
M
0
1
er S
«
m
3
^ >
> и
2 и о >
С
5 S S
Я О
о я
и §
NN
я
о
s
и >
-J
о X
S §
S
a 1*
3
и >
S
о >
JH
S »
я §
и §
и
S I
<з
lis <3 ^ c
1 S
a a
о . ^J
, £
N 13 § ^
a a
Vff 00
о a
СУ 00 1
ills " ^ g
<3 . о \
M
^ S
S -S" о й
« ^
« 00
J s
^4 CO
Hi £
S a
s « a
s ^ -g
;5 oo ^
° ^ ë
S «
^ s
.S
8 §
il s
^ S £
3 «
к ^
so
о
О ta ^ g
\ С? У
^ N «
s <з ^
ж ?
!
о
VO о о
«о
о р
И с
s
F О
«
Я к н о S
о .5
м S.
£ 5
s ^ S 3
Я <£3
о
л
H
се ft „
S s
£
S ГЛ
M <s
G ^ «
H s
§ i
« s
о
О
Й 5 H о
с; £
л ^
Ш оо
Si
к ■
н
о
н «
о
Я <£3
СЗ
§ и
I s
g à
I В
S °g
6 £ > >
hQ 75
§ s & &
s H
В i
й ra
§
w S
о о
^ гл
5 3
(4-4
ta о
^ Й 4—1 О
ft * О 4—I
й ^ й ° 3 ^
о u
К ^
s! e
6 «
g g
о & > >
H "j
В "3
О га
Д CD
« 23
о 3
S <s
И Й
i^ g
I §
S A
S S
$ I
ft à и s
1Î О gî
£ £
При введении в структуру севооборота (V) двух занятых паров (клевер луговой и смесь редька масличная + овес + пелюшка) обеспечивался положительный баланс гумуса 0,20 т/га. Накопление гумуса в этом севообороте составило 7,64 т/га (0,96 т/га за год) при минерализации 6,08 т/га (0,76 т в год). Посев однолетних трав (редька масличная + вика + овес) в севообороте с двумя полями клевера лугового и посевом пожнивной горчицы белой после озимой ржи на зерно (III) способствовал увеличению образования гумуса до 8,41 т/га (1,05 т/га в год), что обеспечило положительный баланс 0,34 т/га. Дальнейшее увеличение в структуре посевов сидеральных паров и промежуточных посевов способствовало значительному накоплению гумуса. Севообороты (II и IV) с сиде-ральными парами (люпин узколистный и редька масличная + вика + овес) с двумя полями многолетних трав и посевом промежуточных культур повышали образование гумуса до 10,43 и 11,51 т/га (1,30 и 1,34 т/га в год) при минерализации его 0,68 и 0,66 т в год, что обеспечило положительный баланс 0,62 и 0,68 т/га.
Наиболее интересный вариант севооборота (VI) с двумя сидераль-ными парами (клевер и однолетние травы), с посевом двух поукосных и одной пожнивной промежуточной культурами. Здесь поступало в почву наибольшее количество органического вещества, из которого образовалось 11,51 т/га (1,44 т/га в год) гумуса при балансе его 0,72 т/га. В данном севообороте только с кор-нестерневыми остатками в пахотный слой поступало 6,85 т/га гумуса, дополнительно с наземной массой сидеральных культур - 2,63 т и органической массой промежуточных крестоцветных культур - 2,03 т. Соответственно ежегодно почва пополнялась на 1,44 т гумуса.
При сравнении различных видов полевых восьмипольных севооборотов с различными видами паровых полей и посевом промежуточных культур отмечаем, что продуктивность севооборотов зависела от состава и соотношения культур. Чем лучше предшественник для требовательных к плодородию культур, тем выше их урожайность, тем эффективнее использование пашни.
Средняя урожайность зерновых по севооборотам достоверных различий не имела и составляла 3,22-3,29 т/га. Зависимость урожайности от предшественника в большей степени заметна у озимой ржи. Лучшими предшественниками для нее были клевер I г.п. на сидерат и чистый пар (без внесения органических удобрений), которые обеспечили урожайность в среднем за ротацию 3,10 и 3,05 т/га (НСР05 = 0,40). Урожайность яровой пшеницы была выше на 0,16-0,18 т/га при размещении по клеверам II г.п., чем по смеси озимой ржи с озимой викой на зернофураж и зерносе-наж (НСР05 = 0,16). Средняя урожайность зерновых имела высокую корреляционную зависимость от влажности пахотного слоя почвы в фазу всходов (г = 0,79), среднюю зависимость от влажности и продуктивной влаги в фазу колошения (г = 0,59 и г = 0,51), среднюю отрицательную - от плотности почвы в фазу всходов (г = -0,62), биологической активности в слое 0-10 см (г = -0,58), засоренности посевов малолетними сорняками (г = -0,38). Количество гумуса в почве не влияло на уровень урожайности культур. Зависимость урожайности всех культур севооборота от содержания гумуса в пахотном слое (0-20 см) почвы была слабая отрицательная (г = -0,16).
Оценка севооборотов по выходу кормовых единиц показала, что с повышением в структуре севооборотов процента зерновых культур, продуктивность возрастала (табл. 4). В контрольном севообороте (I) при 62,5% зерновых культур получено 4,47 тыс. корм. ед./га. В севооборотах с занятыми парами (III и V) при 62,5 и 75,0% посевов зерновых и зернобобовых получили 4,79 и 4,74 тыс. корм. ед./га, что выше, чем в контрольном севообороте на 0,32 и 0,27 тыс. корм. ед./га (НСР05 = 0,23).
о м
о С2 я s я s
4 &
X
5 в о
13
§ -S3
« S
и «
ь. S
* i
ч а о
о
П ™
£
^ I « 1
§ -SS
vS -о
s s
К к
? 3 tf
^ S
■s К К ^
I \ Я ^
^ » ». S
8 ? л о
й ГО ^
^ §
О ü i О
cq
S f
s»
-о ^
S > § ^ ü
^ s Ü
ч ^ о
.к
. S
3 S
3 о
Ä §
р !ч ON
8 -S
¡S S
£
g S3
.s: S
& Ss
§ з
I I t !
CJ о
о
0\ (N
о, о
£ .3
§ J
S3 ^
I *
s =3
а <3
сЗ О
с S3
S § £ it
4 é
<р s
5 00 s S
z s
<N
£ S S oo
§ 1
§ I ° §
a i
С ^
s §
e5 >
& °
^ «
ffi -h
« -S
" S
О £
<N <N
O, o"
S
* s ° s
œ я
° V ï ê a <3
c3 ü
c S3 S e
л Й
S 00
^ -h
s S о
Ü £ > >
t-<N
й . fx tg
H
Й
3
с с
a
§ ъ 2 в
g 8 s Z
G О
Я ^ 2 о
s о s о
§ Ê sa £
S <3
m -g
о &
Севообороты с сидеральными парами (II, IV, VI), многолетними травами и зернобобовыми смесями на зерносенаж проигрывали по количеству полученных кормовых единиц. При введении в структуру посевов до 25% многолетних трав и 12,5% зернобобовых смесей продуктивность севооборотов снижалась до 4,08-4,41 тыс. корм. ед./га или на 0,06-0,39 тыс. корм. ед./га по сравнению с контролем.
Продуктивность севооборотов с паровыми полями, занятыми однолетними травами на корм увеличивалась и за счет зерносмесей. Смеси пелюшка + яровая пшеница + овес и вика + яровая пшеница + овес при уборке их на зерно обеспечивали 1,02-1,30 корм. ед./га. При уборке таких зерно-смесей на зерносенаж получали только 0,55-0,60 корм. ед./га.
Продуктивность изученных севооборотов в сильной степени зависела от количества продуктивной влаги в почве в фазу колошения (г = -0,78) и биологической активности в слое 0-10 см (г = -0,80). Среднюю зависимость отмечали от плотности пахотного слоя в фазу колошения зерновых культур (г = -0,55), биологической активности в слое 10-20 см (г = -0,60), засоренности посевов малолетними и многолетними сорняками (г = -0,40; -0,47).
Выводы. В результате исследований выявлено, что для сохранения плодородия дерново-подзолистых почв в условиях Кировской области необходимо введение зернотра-вяных севооборотов с сидеральными и занятыми парами. Для снижения минерализации гумуса необходимо использовать органоми-неральную систему удобрения, в частности применение таких сидеральных культур, как клевер луговой, донник желтый, люпин узколистный и промежуточных культур - горчицу белую, редьку масличную, рапс яровой. Поступление органического вещества в вось-мипольных севооборотах увеличивалось до 17,24-83,03 т/га, что способствовало образованию гумуса в среднем по севооборотам 7,6411,51 т/га. Баланс гумуса в севооборотах с занятыми парами создавался положительный 0,20 и 0,34 т/га. Замена занятых паров на сиде-ральные увеличивала баланс до 0,62-0,72 т/га. Выход кормовых единиц повышался в севооборотах с занятыми парами при увеличении в структуре посевов зерновых (62,5 и 75,0%) до 4,74 и 4,79 тыс. корм. ед./га. Зависимость урожайности культур от содержания гумуса в почве слабая отрицательная (г = -0,16).
Список литературы
1. Мищенко А. Е., Кисс Н. Н., Гаевая Э. А., Васильченко А. П., Мищенко А. В. Почвозащитные мероприятия при возделывании полевых культур в системе контурно-полосной организации эрозионно опасного склона. Достижения науки и техники АПК. 2016;(2(30)):49-53. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=25650656
2. Лошаков В. Г. Эффективность раздельного и совместного использования севооборота и удобрений. Достижения науки и техники АПК. 2016;(1):9-13. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=25651219
3. Постников Д. А., Темирбекова С. К., Лошаков В. Г., Норов М. С., Курило А. А. Сравнительная агроэкологическая оценка применения традиционных и перспективных сидеральных культур в условиях Московской области. Достижения науки и техники АПК. 2014;(8):39-43. Режим доступа: https://elibra-ry.ru/item.asp?id=21956371
4. Лошаков В. Г. Севооборот и плодородие почвы. М.: ВНИИА, 2012. 512 с.
5. Brankatschk G., Finkbeiner M. Modeling crop rotation in agricultural LCAs - challenges and potential solutions. Agricultural Systems. 2015;(138):66-76. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agsy.2015.05.008
6. Brankatschk G., Finkbeiner M. Crop rotations and crop residues are relevant parameters for agricultural carbon footprints. Agronomy for Sustainable Development. 2017;37:58. DOI: https://doi.org/10.1007/s13593-017-0464-4
7. Пыхтин И. Г., Дубовик Д. В., Айдиев А. Я. Текущие проблемы в земледелии. Земледелие. 2018;(5):8-11. DOI: https://doi.org/10.24411/0044-3913-2018-10502
8. Турусов В. И., Чевердин Ю. И. Современное состояние почвенного покрова Воронежской области и пути регулирования плодородия почв. Почвоведение в России: вызовы современности, основные направления развития: материалы Всеросс. научн.-практ. конф. с междунар. участием к 85-летию Почвенного института им. В. В. Докучаева. М., 2012. С. 97.
9. Барановский И. Н. Торф в плодородии дерново-подзолистых почв Нечерноземной зоны: монография. Тверь: Агросфера, 2009. 222 с.
10. Молодкин В. Н., Бусыгин А. С. Плодородие пахотных почв Кировской области. Земледелие 2016;(8):16-18. Режим доступа: https://cyberleninka.rU/article/v/plodorodie-pahotnyh-kirovskoy-oblasti-pochv
11. Рекомендации по формированию севооборотов в адаптивно-ландшафтных системах земледелия. Киров: ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», 2015. 40 с.
12. Hirte J., Leifeld J., Abiven S., Oberholzer H.-R., Hammelehle A., Mayer J. Overestimation of crop root biomass in field experiments due to extraneous organic matter. Front Plant Sci. 2017;(8):284. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00284
13. Ghimire B., Ghimire R., VanLeeuwen D., Mesbah A. Cover crop residue amount and quality effects on soil organic carbon mineralization. Sustainability. 2017;(9):14. DOI: https://doi.org/10.3390/su9122316
14. Овсяникова Г. В., Янковский Н. Г., Кривошеева Е. Д. Роль черного и занятого паров и увеличения продуктивности озимой пшеницы и сохранения почвенного плодородия. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2016;(3(52)):27-32. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=25982842
15. Сычев В. Г., Ефремов Е. Н. Концепция программы агрохимических мероприятий до 2020 года. Инновационные решения регулирования плодородия почв сельскохозяйственных угодий. М.: ВНИИА, 2011. 30 с.
16. Loschakov V. G. Einfluss der langjährigen Stoppelfruchtgrün-und Strohdüngungauf die Fruchtbarkeit von Rasenpodsolböden und den Kornerertrag. Archiv für Acker-und Pflanzenbau und Bodenkunde. 2002;48(6):593-602. DOI: https://doi.org/10.13187/bgt.2015.6.374
17. Довбан К. И. Зеленое удобрение в современном земледелии. Вопросы теории и практики. Минск: Белорусская наука, 2009. 404 с.
18. Лошаков В. Г. Зеленое удобрение как фактор биологизации земледелия и повышения плодородия почвы. Агропромышленные технологии Центральной России. 2016;(2):65-79. Режим доступа: https://elibra-ry.ru/item.asp?id=28911752
19. Турусов В. И., Гармашов В. М., Абанина О. А., Михина Т. И. Сидеральный пар как прием повышения плодородия почвы и продуктивности озимой пшеницы. Международный научно-исследовательский журнал. 2016;(3-3 (45)):125-126. DOI: https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.45.170
20. Козлова Л. М. Эффективность полевых севооборотов при различных уровнях интенсификации земледелия в Кировской области. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2014;(2):30-34. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=21254990
References
1. Mishchenko A. E., Kiss N. N., Gaevaya E. A., Vasil'chenko A. P., Mishchenko A. V. Pochvozashchitnye meropriyatiya pri vozdelyvanii polevykh kul'tur v sisteme konturno-polosnoy organizatsii erozionno opasnogo sklona. [Soil-protective actions at cultivation of field crops in the system of planimetric-and-band organization of erosion-dangerous slope]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK = Achievements of Science and Technology of AICis. 2016;(2(30)):49-53. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25650656
2. Loshakov V. G. Effektivnost' razdel'nogo i sovmestnogo ispol'zovaniya sevooborota i udobreniy. [Efficiency of separate and mutual use of a crop rotation and fertilizers]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK = Achievements of Science and Technology ofAICis. 2016;(1):9-13. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25651219
3. Postnikov D. A., Temirbekova S. K., Loshakov V. G., Norov M. S., Kurilo A. A. Sravnitel'naya agroekologicheskaya otsenka primeneniya traditsionnykh i perspektivnykh sideral'nykh kul'tur v usloviyakh Moskovskoy oblasti. [Comparative agroecological assessment of use of traditional and perspective green-manure crops in the conditions of the Moscow region]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK = Achievements of Science and Technology ofAICis. 2014; (8):39-43. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=21956371
4. Loshakov V. G. Sevooborotiplodorodiepochvy. [Crop rotation and soil fertility]. Moscow: VNIIA, 2012. 512 p.
5. Brankatschk G., Finkbeiner M. Modeling crop rotation in agricultural LCAs - challenges and potential solutions. Agricultural Systems. 2015;(138):66-76. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agsy.2015.05.008
6. Brankatschk G., Finkbeiner M. Crop rotations and crop residues are relevant parameters for agricultural carbon footprints. Agronomy for Sustainable Development. 2017;37:58. DOI: https://doi.org/10.1007/s13593-017-0464-4
7. Pykhtin I. G., Dubovik D. V., Aydiev A. Ya. Tekushchie problemy v zemledelii. [Current problems in crop farming]. Zemledelie. 2018;(5):8-11. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.24411/0044-3913-2018-10502
8. Turusov V. I., Cheverdin Yu. I. Sovremennoe sostoyanie pochvennogo pokrova Voronezhskoy oblasti i puti regulirovaniya plodorodiya pochv. [Current state of soil cover of the Voronezh region and ways of regulation of soil fertility]. Pochvovedenie v Rossii: vyzovy sovremennosti, osnovnye napravleniya razvitiya: materialy Vseross. nauchn.-prakt. konf. s mezhdunar. uchastiem k 85-letiyu Pochvennogo instituta im. V. V. Dokuchaeva. [Soil science in Russia: present challenges, the main directions of development: Proceedings of All-Russian scientific and practical Conf. with International participation, devoted to the 85th anniversary of V. V. Dokuchaev Soil Science Institute]. Moscow, 2012. p. 97.
9. Baranovskiy I. N. Torf v plodorodii dernovo-podzolistykh pochv Nechernozemnoy zony: monografiya. [Peat in fertility of sod-podzolic soils of the Nonchernozem zone]. Tver': Agrosfera, 2009. 222 p.
10. Molodkin V. N., Busygin A. S. Plodorodie pakhotnykh pochv Kirovskoy oblasti. [Fertility of arable soils of the Kirov region]. Zemledelie 2016;(8):16-18. (In Russ.). URL: https://cyberleninka.ru/article/v/plodorodie-pahotnyh-kirovskoy-oblasti-pochv
11. Rekomendatsii po formirovaniyu sevooborotov v adaptivno-landshaftnykh sistemakh zemledeliya. [Recommendations on formation of crop rotations in the adaptive and landscape systems of agriculture]. Kirov: FGBNU «NIISKh Severo-Vostoka», 2015. 40 p.
12. Hirte J., Leifeld J., Abiven S., Oberholzer H.-R., Hammelehle A., Mayer J. Overestimation of crop root biomass in field experiments due to extraneous organic matter. Front Plant Sci. 2017;(8):284. DOI: https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00284
13. Ghimire B., Ghimire R., VanLeeuwen D., Mesbah A. Cover crop residue amount and quality effects on soil organic carbon mineralization. Sustainability. 2017;(9):14. DOI: https://doi.org/10.3390/su9122316
14. Ovsyanikova G. V., Yankovskiy N. G., Krivosheeva E. D. Rol' chernogo i zanyatogo parov i uvelicheniya produktivnosti ozimoypshenitsy i sokhraneniya pochvennogo plodorodiya. [Role of bare and sown fallows and increase in productivity of winter wheat and soil fertility conservation]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka = Agricultural Science Euro-North-East. 2016;(3(52)):27-32. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=25982842
15. Sychev V. G., Efremov E. N. Kontseptsiya programmy agrokhimicheskikh meropriyatiy do 2020 goda. [The concept of the program of agrochemical actions till 2020]. Innovatsionnye resheniya regulirovaniya plodorodiya pochv sel'skokhozyaystvennykh ugodiy. [Innovative solutions of regulation of soil fertility of agricultural lands]. Moscow: VNIIA, 2011. 30 p.
16. Loschakov V. G. Einfluss der langjährigen Stoppelfruchtgrün -und Strohdüngungauf die Fruchtbarkeit von Rasenpodsolböden und den Kornerertrag. Archiv für Acker-und Pflanzenbau und Bodenkunde. 2002;48(6):593-602. DOI: https://doi.org/10.13187/bgt.2015.6.374
17. Dovban K. I. Zelenoe udobrenie v sovremennom zemledelii. Voprosy teorii i praktiki. [Green fertilizers in modern agriculture. Problems of theory and practice]. Minsk: Belorusskaya nauka, 2009. 404 p.
18. Loshakov V. G. Zelenoe udobrenie kak faktor biologizatsii zemledeliya i povysheniya plodorodiya pochvy. [Green fertilizers as factors of biologization of agriculture and increase of soil fertility]. Agropromyshlennye tekhnologii Tsentral'noy Rossii = Agro Central Russian Technologies. 2016;(2):65-79. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=28911752
19. Turusov V. I., Garmashov V. M., Abanina O. A., Mikhina T. I. Sideral'nyy par kak priem povysheniya plodorodiya pochvy i produktivnosti ozimoy pshenitsy. [Green-manure fallow as a method of increasing soil fertility and productivity of winter wheat]. Mezhdunarodnyy nauchno-issledovatel'skiy zhurnal = International Research Journal. 2016;(3-3 (45)):125-126. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.45.170
20. Kozlova L. M. Effektivnost'polevykh sevooborotov pri razlichnykh urovnyakh intensifikatsii zemledeliya v Kirovskoy oblasti. [Efficiency of field crop rotations at various levels of intensification of crop farming in the Kirov region]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka = Agricultural Science Euro-North-East. 2014;(2):30-34. (In Russ.). URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=21254990
Сведения об авторах:
И Козлова Людмила Михайловна, доктор с.-х. наук, ведущий научный сотрудник, заведующая отделом земледелия, агрохимии и мелиорации ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого», д. 166а, ул. Ленина, г. Киров, Российская Федерация, 610007, e-mail: [email protected], ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6363-0996, e-mail: [email protected], Носкова Евгения Николаевна, кандидат с.-х. наук, научный сотрудник лаборатории земледелия и мелиорации ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого», д. 166а, ул. Ленина, г. Киров, Российская Федерация, 610007, e-mail: [email protected], ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4685-7865,
Попов Фёдор Александрович, кандидат с.-х. наук, научный сотрудник, заведующий лабораторией агрохимии ФГБНУ «Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока имени Н. В. Рудницкого», д. 166а, ул. Ленина, г. Киров, Российская Федерация, 610007, e-mail: [email protected], ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9801-3453.
Information about the authors:
И Lyudmila M. Kozlova, DSc in Agricultural science, leading researcher. Head of the Department of Soil Management, Agrochemistry and Amelioration, Federal Agricultural Research Center of the North-East named N. V. Rudnitsky, Lenina str., 166a, Kirov, Russian Federation, 610007, e-mail:[email protected], ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6363-0996, e-mail: [email protected],
Eugenia N. Noskova, PhD in Agricultural science, researcher, the Laboratory of Soil Management and Amelioration, Federal Agricultural Research Center of the North-East named N. V. Rudnitsky, Lenin str., 166a, Kirov, Russian Federation, 610007, e-mail:[email protected], ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4685-7865,
Fyodor A. Popov, PhD in Agricultural science, researcher, Head of the Laboratory of Agrochemistry, Federal Agricultural Research Center of the North-East named N. V. Rudnitsky, Lenin str., 166a, Kirov, Russian Federation, 610007, e-mail:[email protected], ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9801-3453.
И - Для контактов / Corresponding author
