CC BY
12
SCIENTIFIC SUPPORT AND MANAGEMENT OF AGRARIAN AND INDUSTRIAL COMPLEX УДК 631:631.6:631.1:631.582
DOI: 10.24412/2587-6740-2021-5-106-110
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СЕВООБОРОТОВ НА ОСУШАЕМЫХ ЗЕМЛЯХ
Ю.И. Митрофанов
ФГБНУ Федеральный исследовательский центр «Почвенный институт имени В.В. Докучаева», Тверская область, Россия
Исследования проводились в Тверской области в длительных опытах (2012-2020 гг.) на объекте мелиорации со сложной структурой почвенного покрова в плодосменных севооборотах на землях: нормального увлажнения с автоморфными почвами, периодически переувлажняемых с глееватыми и осушаемых закрытым дренажем с глеевыми, глееватыми и слабооглеенными почвами. Схемы опытов предусматривали изучение эффективности адаптивной организации территории, паровых и травяных звеньев севооборотов. Адаптивно организованное использование осушаемых земель, осуществляемое с учетом их агроэкологического состояния и степени дренирования, является важным фактором адаптивной интенсификации земледелия, повышения его энергетической и экономической эффективности и необходимым условием снижения затрат на производство сельскохозяйственной продукции. Средневзвешенная урожайность ячменя за 9 лет на участке с благоприятными агроэкологическими условиями была выше по сравнению с недостаточно дренируемыми участками на 0,75 т/га, картофеля — на 5,4 т/га, а во влажные годы — на 0,92 и 10,7 т/га соответственно. Дифференцированное использование осушаемых земель по сравнению с бессистемным использованием без учета мелиоративного состояния осушаемых земель увеличивало накопление дополнительной биологической энергии с урожаем на 17,5-24,6%%. Из мелиоративно-паровых звеньев лучшим является звено с клевером. Выход кормовых единиц в этом звене суммарно по двум культурам был выше по отношению к варианту с чистым паром на 75,1%%, а к варианту с однолетними травами — на 15,6%%. Лучшими травяными звеньями являются звенья с двухлетним и двухукосным использованием многолетних трав, с выращиванием по пласту трав яровых зерновых культур, льна и, с определенными ограничениями, картофеля. При выращивании по пласту многолетних трав 2 г.п. (с двухукосным использованием) яровых зерновых культур (овес, ячмень, яровая пшеница), вместо озимой ржи, продуктивность травяного звена севооборота возрастает на 18,3-27,8%%.
Ключевые слова: севооборот, почвенный покров, структура, пар, многолетние травы, паровое звено, травяное звено, продуктивность.
Введение
В условиях интенсификации земледелия севооборот сохраняет свое организационно-технологическое и агроэкономическое значение и является основой современных адаптивно-ландшафтных систем земледелия. Агротехническая роль севооборота состоит в улучшении физических, биологических и химических свойств почвы, водного и водно-воздушного режимов, фитосанитарного состояния посевов и почвы и др. [1, 2, 7]. Являясь важнейшим средством биологизации и экологизации земледелия, севооборот оказывает большое влияние на эффективность мелиорации земель, удобрений, средств защиты растений, на продуктивность новых сортов и т.д. [4]. На основе севооборота формируется весь технологический комплекс выращивания сельскохозяйственных культур и воспроизводства почвенного плодородия. Наиболее высокая отдача от освоения севооборота достигается при размещении культур по лучшим предшественникам и на соответствующих их биологическим требованиям производственных участках. В этом случае севооборот обеспечивает наиболее эффективное использование агроклиматических, биологических, почвенных, материально-технических и трудовых ресурсов. Севооборот является важным фактором адаптивной интенсификации земледелия за счет повышения эффективности плодосмена, агротехнической роли паровых полей и многолетних трав в качестве предшественников ведущих культур (лен, озимые и яровые зерновые), а также адаптивно-ландшафтного подхода к организации территориальной структуры севооборотов.
Методы проведения исследований
Использован адаптивный подход к организации севооборотов. Особенности организации
территории севооборотов на осушаемых землях связаны, прежде всего, с неоднородной и сложной пространственной структурой почвенного покрова. Одним из основных и трудно устраняемых факторов, формирующих почвенную пестроту и определяющих уровень контрастности почвенного покрова, является водный режим — различие территорий по типу водного питания, водным свойствам почв, состоянию водно-воздушного режима и т.д. [8, 10]. Переувлажняемые почвы, после их дренирования с применением существующих мелиоративных технологий, чаще всего не становятся агроэкологически однотипной территорией (АОТ) по состоянию водного режима, пространственная пестрота почвенного покрова в той или иной мере продолжает оказывать влияние на процесс использования осушаемых территорий и продуктивность полевых культур.
Исследования проводились в длительных опытах в период 2012-2020 гг. на опытном полигоне Всероссийского научно-исследовательского института мелиорированных земель (ВНИИМЗ) со сложной структурой почвенного покрова. Исследования по оценке потенциала продуктивности почв на уровне элементарных почвенных структур проводились в плодосменном севообороте с чередованием культур: однолетние травы, озимая рожь, картофель, овес + клевер, клевер, ячмень, который был развернут во времени и пространстве на участках: нормального увлажнения с автоморфными почвами, периодически переувлажняемом с глееватыми и осушаемом закрытым дренажем с глеевыми, глееватыми и слабооглеенными почвами.
Во всех вариантах культуры возделывали по единым технологическим схемам. Показатели гумуса в пахотном слое в пределах 57-гектарного фрагмента объекта «Губино» изменялись
от 1,53 до 4,5%, обменного калия — от 8 до 15,2 мг/100 г почвы, гидролитической кислотности — от 0,87до 3,06 мг-экв/на 100 г почвы и рН от 5,2 до 6,9, а пористость устойчивой аэрации, характеризующей природную предрасположенность почв к переувлажнению — от 7,2% на гле-евой почве до 16,8% на слабооглеенной. Лучшие показатели по содержанию гумуса и кислотности имели глеевые почвы. Продуктивность почв по каждой полевой культуре была определена в среднем за 9 лет, а также для экстремальных по условиями увлажнения годам. Индексация осушаемых почв по продуктивности была проведена относительно автоморфного участка, принятого за эталон по степени отрегулированности водно-воздушного режима (табл. 1).
Результаты и обсуждение
Выявлена общая закономерность: чем хуже отрегулирован водно-воздушный режим кор-необитаемого слоя, тем ниже продуктивность пашни. Установлено, что по потенциалу продуктивности основных полевых культур осушаемые земли в агроландшафтной почвенной структуре чаще всего занимают промежуточное положение между автоморфными почвами и неосуша-емыми гидроморфными аналогами. Наиболее низкие индексы продуктивности в группе осушаемых почв соответствуют глеевым почвам, наиболее высокие — слабооглеенным. Глеева-тые почвы занимают промежуточное положение между ними.
Установленные существенные различия между структурными единицами агроландшафта в группе осушаемых почв по продуктивности растений (в многоводные годы снижение урожайности к эталону более 30%), устойчивости земледелия, условиям проведения полевых работ, особенно во влажные годы, указывают на необходимость дифференцированного подхода к их
© Митрофанов Ю.И., 2021 Международный сельскохозяйственный журнал, 2021, том S4, № S (3S3), с. 10S-110.
использованию с учетом агроэкологического состояния, степени дренируемости, экономических и ресурсных условий хозяйствования.
Для определения целесообразности адаптивного подхода к организации севооборотов на осушаемых землях для всего фрагмента была составлена карта продуктивности по урожайности картофеля и ячменя (основные сканирующие культуры при биоиндикационном методе выделения АОТ), на основании которой по состоянию водного режима было выделено два участка: с хорошо и недостаточно дренируемыми почвами. В первую агроэкологиче-ски благоприятную группу почв, занимающую 52,7% территории участка, вошли автоморф-ные — 9,4 га, слабоглеенные — 17 га, глееватые на склоне—4 га; во вторую группу, с менее благоприятными условиями для произрастания ячменя и картофеля, занимающую 47,3% всей площади участка, вошли глеевые вновь освоенные — 3 га, глеевые и глееватые (подошва склона) — 6 га, глеевые и глееватые с ровным и западинным рельефом — 17,5 га. Для каждой группы почв и в целом по фрагменту была рассчитана средневзвешенная урожайность всех полевых культур и общая продуктивность плодосменного севооборота. Средневзвешенная урожайность ячменя за 9 лет на участке с благоприятными агроэкологическими условиями была выше, по сравнению с недостаточно дренируемыми участками, на 0,75 т/га, картофеля — на 5,4 т/га, а во влажные годы — на 0,92 и 10,7 т/га соответственно.
При бессистемном размещении посевов (посев на всем участке без учета агроэкологи-ческого состояния осушаемых земель) средне-
взвешенная урожайность ячменя по объекту, по сравнению с благоприятным участком, в среднем за 9 лет была ниже на 0,36 т/га, во влажные годы — на 0,87 т/га. На картофеле урожайность на благоприятном участке, по сравнению со средневзвешенной по объекту, в среднем за 9 лет была выше на 10,1% и во влажные годы — на 21,1% (табл. 2).
Результаты в целом по плодосменному севообороту были аналогичными. На хорошо дренируемой части фрагмента средневзвешенная продуктивность плодосменного севооборота была в среднем на 0,45 т корм. ед. больше, чем в целом по фрагменту. При этом различие в продуктивности между благоприятной в агро-экологическом отношении частью фрагмента и неблагоприятной достигло 1,0 т корм. ед. На плохо дренируемой части объекта более высокую продуктивность, как показывают расчеты, обеспечивают травопольные севообороты. Во влажные годы их преимущество перед плодосменными севооборотами составило 0,78 т корм. ед. в расчете на 1 га севооборотной площади. Дифференцированное использование фрагмента, по сравнению с бессистемным без учета мелиоративного состояния осушаемых земель, увеличивало накопление дополнительной биологической энергии с урожаем на 17,524,6%. Выращивание ячменя в благоприятных агроэкологических условиях позволило увеличить условно чистый доход в среднем за 9 лет на 33,6-47,1%, по сравнению с недостаточно дренируемыми участками: по овсу — на 32,8-39,8%, картофелю — на 31,6-32,3%, озимой ржи — на 20,6-71,0%. Различия во влажные годы достигали 2-5-кратной величины.
Таблица 1
Сравнительная урожайность полевых культур в зависимости от агроэкологических условий (индексация проведена относительно автоморфной дерново-подзолистой почвы)
Культура Осушаемая дерново-подзолистая почва Неосушаемая глееватая почва
слабооглеенная глееватая глеевая
Озимая рожь 0,99/0,96 0,89/0,88 0,84/0,74 0,45/0,50
Ячмень 0,90/0,86 0,85/0,73 0,74/0,49 0,64/0,34
Овес (с подсевом клевера) 1,03/0,91 0,95/0,76 0,76/0,49 0,71/0,48
Картофель 0,92/1,00 0,84/0,79 0,75/0,60 0,75/0,39
Клевер 1,29/0,98 1,22/0,90 1,03/0,75 1,23/1,00
Примечание: фон — вспашка на 20-22 см; числитель — по урожайности за 9 лет, знаменатель — по урожайности влажных лет.
Таблица 2
Продуктивность культур и севооборота в разных агроэкологических условиях
Урожайность, т/га Продуктивность
Агроэкологические условия ячмень картофель плодосменного севооборота, т корм. ед./га
в среднем за 9 лет в избыточно влажные в среднем за 9 лет в избыточно влажные в среднем за 9 лет в избыточно влажные
годы годы годы
Благоприятные 3,64 4,30 2,72 28,1 5,50 5,79
Неблагоприятные 2,89 2,38 21,8 17,4 4,50 3,61
В среднем по объекту 3,28 3,43 24,7 23,2 5,05 4,80
Прибавка урожая от + + 0,36 +0,87 2,50 4,90 0,45 0,99
размещения культур на благоприятном участке по отношению к средневзвешенной по объекту % 111,0 125,4 110,1 121,1 108,9 120,6
Значительные различия между агроэко-логическими вариантами наблюдались в производительности труда и себестоимости продукции. Объясняется это тем, что прирост продуктивности на агроэкологически благоприятном участке был достигнут за счет лучшей реализации почвенного и биологического потенциала агроландшафта без привлечения дополнительных технологических ресурсов. Дифференцированный подход к использованию осушаемых земель, организация земледелия на уровне микроландшафтов связаны с дроблением земельных массивов, уменьшением размеров рабочих участков, технологической длины гона и с определенными дополнительными затратами на возделывание полевых культур. В нашем опыте расчленение участка в 56,9 га на 2 части привело к уменьшению длины гона с 700-1000 до 300-400 м. При этом затраты труда на вспашку возросли на 15,2%, культивацию — на 28,1%, расход горючего увеличился на 6,2%. Однако в общих текущих затратах изменения были в целом небольшие — в расчете на 1 га они возросли по культурам только на 0,5-1,0%.
Таким образом, дифференцированное использование осушаемых земель, осуществляемое с учетом их агроэкологического состояния и степени дренирования, следует считать важным фактором адаптивной интенсификации земледелия, повышения его энергетической и экономической эффективности, необходимым условием снижения затрат на производство сельскохозяйственной продукции.
Для повышения агротехнической эффективности севооборотов большое значение имеет включение в их структуру системообразующих полей (пар, многолетние травы) с формированием на их основе высокоэффективных звеньев севооборотов и систем повышения плодородия почв. Основными классическими видами звеньев в полевых севооборотах являются: паровые, травяные, пропашные [1, 2]. На осушаемых землях наиболее распространенными являются паровые и травяные звенья, сочетание разных комбинаций этих звеньев позволяет конструировать различные варианты 7-8-поль-ных зернотравяных севооборотов, обеспечивать благоприятные условия для выращивания льна, озимых и яровых зерновых культур [13]. Продуктивность парового и травяного звеньев севооборотов во многом определяется агротехническим потенциалом, соответственно, паровых полей и многолетних трав в качестве полей, формирующих звенья севооборотов.
Паровое звено. Пары (чистые, занятые, си-деральные) представляют собой особую группу предшественников — полей, которые в течение всего вегетационного периода (или его части) остаются свободными от выращиваемых культур, почва в этот период поддерживается в чистом от сорняков состоянии [9, 11, 12]. В Нечерноземной зоне присутствие в севооборотах парового поля ассоциируется, как правило, с выращиванием озимых культур. На осушаемых землях функциональная технологическая нагрузка на паровые поля, по сравнению с обычными землями, существенно расширяется. По своей значимости традиционные паровые поля в севообороте превращаются в мелиора-тивно-паровые. Их агротехнический потенциал создается за счет комплекса агротехнических, агромелиоративных и мелиоративных мероприятий. С учетом агроэкологического состояния
почвы, степени окультуренности пахотного слоя и ресурсных возможностей хозяйства этот комплекс почвоулучшающих приемов может включать: известкование, фосфоритование, внесение органических и минеральных удобрений, рыхление подпахотного слоя почвы, планировку поверхности, уборку камней, ремонт дренажа, мелиоративное рыхление, промывку дренажа, очистку от наносов смотровых колодцев и устьев коллекторов и т.д.
В проведенных нами исследованиях по оценке паровых полей на осушаемых землях в качестве парозанимающих культур выращивались однолетние травы, клевер, перко (гибрид сурепицы и рапса). Из непаровых предшественников был ячмень. Чистый пар обрабатывался по типу черного. Органические удобрения (кроме клевера) вносились под парозанимающие культуры и ячмень общим фоном 30-40 т/га в виде торфо-навозного компоста. Минеральные удобрения вносились на запланированный урожай. Почва опытных участков дерново-подзолистая легкосуглинистая глееватая (глеевая) окультуренная, осушаемая закрытым гончарным дренажем, расстояние между дренами 20 м, глубина их заложения — 1,0-1,2 м.
В результате проведенных исследований лучшими парозанимающими культурами на осушаемых землях были также признаны клевер 1 г.п. и однолетние бобово-злаковые смеси. При условии применения удобрений, соблюдении сроков обработки почвы и посева урожайность озимых культур по чистому и занятому пару различалась незначительно. Выращивание клевера в паровом поле позволяет снизить затраты на обработку почвы и внесение органических удобрений, по своему влиянию на урожайность озимых культур клевер равноценен внесению 30 т/га органических удобрений под однолетние травы. Чистый пар в севооборотах следует предусматривать только в крайних случаях
Выход кормовых единиц в звене с клевером, суммарно по двум культурам, был выше по отношению к варианту с чистым паром, на 75,1%, а к варианту с однолетними травами — на 15,6%, в последнем случае за счет более высокой продуктивности клевера и озимой ржи (табл. 3).
При этом производственные затраты в звене с клеверным паром по сравнению с горохо-овсяным в расчете на 1 т корм. ед. снизились на 43,3%, что связано с более высокой продуктивностью этого звена и сокращением затрат на выращивание парозанимающей культуры (исключение затрат на основную и предпосевную обработку почвы, посев и удобрения). Затраты ГСМ на 1 т корм. ед. в паровом звене севооборота с клевером снизились на 49,5%, минеральных удобрений — на 24,4%, труда — на 31,6%.
Наиболее высокими затраты ГСМ и труда на 1 т корм. ед. были в звене с чистым паром и однолетними травами, что связано с внесением в этих звеньях органических удобрений.
При сравнительной оценке эффективности паровых звеньев с озимой пшеницей были получены практически такие же результаты, как и с озимой рожью. Продуктивность звена севооборота с клевером была в 2,3 раза выше звена севооборота с чистым паром и на 31,5% звена с однолетними травами.
Значение мелиоративно-паровых полей может быть существенно повышено за счет включения в технологическую программу этих полей мелиоративного рыхления на глубину 50-80 см. Высокая эффективность этого приема на дренированных почвах с плохой водопроницаемостью в улучшении их водно-воздушного и питательного режимов, усилении интенсивности биологических процессов и повышении продуктивности растений установлена многими исследованиями [7, 3, 14].
В проведенных нами опытах в паровом звене изучалось эксплуатационное полосное рыхление на глубину 50-60 см с шагом рыхления 1,4 м. Свое влияние на урожайность культур севооборота мелиоративное полосное рыхление сохраняло в течение 2-3 лет и более. При прямом действии рыхления урожайность ржи увеличилась на 0,55 т/га или на 16,0%, при проведении рыхления под парозанимающую культуру — однолетние травы, прибавка урожая ржи (в последействии на второй год) в среднем за 14 лет составила 0,42 т/га. Различия в урожайности между 1 и 2 годами действия были несущественными. Расчеты показали, что наиболее эффективным является вариант, когда мелиоративное рыхление в паровом звене севооборота проводится не под озимую рожь, а под парозанимающую культуру. При этом достаточно высокие прибавки от мелиоративного рыхления были получены как на однолетних травах (парозанимающая культура) — 10,814,3%, так и на озимой ржи — 10,1-10,9% к контролю. По сумме двух культур продуктивность парового звена севооборота под влиянием мелиоративного рыхления увеличилась на 0,88-0,91 т/га. При проведении мелиоративного рыхления в паровом звене севооборота на 1 руб. затрат, связанных с его проведением, было получено дополнительной продукции на сумму более 4,0 руб.
Таким образом, мелиоративно-паровое поле необходимо рассматривать в качестве важнейшего элемента агроэкологически сбалансированных севооборотов и систем мелиоративного земледелия, организационно-технологической основой комплексного решения проблем воспроизводства плодородия почв в полевых севооборотах на осушаемых землях.
Таблица 3
Эффективность паровых звеньев с озимой рожью
Звено севооборота Продуктивность звена Производственные затраты на 1т корм. ед., % к контролю
выход кормовых единиц за 2 года, т/га % к контролю
Чистый пар — озимая рожь 6,15 100,0 100,0
Однолетние травы — озимая рожь 9,33 151,7 95,2
Клевер 1 г.п. — озимая рожь 10,8 175,1 53,9
Примечание: урожайность однолетних трав — 22,1 т/га, клевера — 28,2 т/га зеленой массы. Расчет продуктивности клевера и однолетних трав выполнен через сенаж.
108 -
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 5 (383) / 2021
Травяное звено. В основе этого звена многолетние травы. Полевое травосеяние выполняет важные функции, связанные с производством кормов, повышением плодородия и, прежде всего, поддержанием бездефицитного баланса органического вещества в почве [14, 15]. Многолетние травы лучше других культур используют ландшафтные, рельефные и гидрологические условия осушаемых земель. При организации севооборотов с многолетними травами наиболее принципиальными вопросами являются выбор места их подсева в севообороте и покровной культуры, установление оптимальной длительности возделывания и наиболее рационального режима использования пласта многолетних трав. Агротехническая ценность многолетних трав, как предшественника в севообороте для других культур, зависит, прежде всего, от наличия в травостое клевера, уровня продуктивности трав и их возраста. Чем больше клевера в травостое во время распашки пласта 2 г.п. и выше его урожайность, тем больше растительных остатков и элементов питания, особенно азота, остается в почве после уборки трав и тем выше урожайность культур, размещаемых по пласту или по обороту пласта многолетних трав. Продуктивность клевера в значительной степени зависит от условий первого года жизни. На рост и развитие клевера большое влияние оказывают такие факторы, как интенсивность затенения растений и иссушения почвы, длительность нахождения трав под покровом, полегание покровной культуры и др. Наиболее ценный в агротехническом отношении пласт многолетних трав формируется при их подсеве в севообороте под однолетние бобово-злаковые смеси и злаковые смеси на зерносенаж, яровую пшеницу ранних и среднеспелых сортов, а также овес. В опытах в среднем за 4 года и 2 укоса урожайность многолетних трав в 1-й год их использования при подсеве под горохо-овсяную смесь составила 47,1 т/га зеленой массы. Затем в порядке снижения урожайности следовали: яровая пшеница — 45,2 т/га, овес — 42,9 т/га, ячмень — 38,9 т/га, озимая рожь — 37,5 т/га и озимая пшеница — 36,0 т/га. Различие по урожайности зеленой массы между крайними вариантами составило 11,0 т/га.
При изучении эффективных вариантов использования пласта многолетних трав 2 г.п. в нашем опыте (1985-1987 гг.) в качестве изучаемых культур были озимая рожь, озимая пшеница, овес, ячмень, яровая пшеница, картофель, лен. В среднем за 3 года урожайность картофеля составила 27,1 т/га, яровых зерновых культур и озимой ржи — 3,48-3,81 т/га, льна (соломки) — 3,38 т/га. Установлено, что при высоком уровне продуктивности многолетних трав их положительное влияние на продуктивность последующих культур сохраняется в течение двух и более лет. Оборот пласта может быть хорошим предшественником для льна-долгунца, яровых зерновых культур, картофеля и других культур. Урожайность озимой ржи по обороту пласта составила 3,05-3,46 т/га, ячменя — 3,604,26 т/га, овса — 3,64-4,04 т/га. Высокая урожайность зерновых культур по обороту пласта была получена даже в повторных посевах. Использование многолетних трав 3 г.п. в качестве предшественника зерновых культур приводило к снижению урожайности яровых зерновых культур на 10,3-13,7%, по сравнению с 2- летним пластом, а озимой ржи — на 32,9%.
www.mshj.ru
Ресурсоемкость 1 т зерна озимой ржи при этом по затратам труда увеличилась на 24,5%, ГСМ — на 23,9%, семян — на 44,5% и минеральных удобрений — на 48,0%. Поэтому многолетние травы в полевых севооборотах рекомендуется использовать не более двух лет.
Сочетание культур в травяных звеньях полевых севооборотов может быть достаточно разнообразным, в том числе с участием повторных посевов ячменя и овса по обороту высокопродуктивного пласта многолетних трав 2 г.п. Лучшими травяными звеньями в полевых севооборотах на осушаемых землях являются звенья с двухлетним и двухукосным использованием многолетних трав, с выращиванием по пласту трав яровых зерновых культур, льна и, с определенными ограничениями, картофеля. При возделывании по пласту многолетних трав 2 г.п. (с двухукосным использованием) яровых зерновых культур (овес, ячмень, яровая пшеница), вместо озимой ржи, продуктивность травяного звена севооборота возрастает на 18,3-27,8%. Наиболее высокая продуктивность осушаемой пашни (8,7 т корм. ед./га) была в звене: многолетние травы 2 г.п. (2 укоса) — картофель (табл. 4).
При трехлетнем использовании пласта многолетних трав преимущество травяного звена с яровыми зерновыми культурами было более значительным.
Таким образом, лучшими травяными звеньями в полевых севооборотах на осушаемых землях являются звенья с двухлетним и двух-укосным использованием многолетних трав, с выращиванием по пласту трав яровых зерновых культур, льна и, с определенными ограничениями, картофеля.
При сложившемся в Нечерноземной зоне наборе возделываемых культур, на осушаемых землях наибольшее распространение могут иметь зернотравяные, зернольнянотравяные
Продуктивность травяных зв (в расчете на 1 га
и травопольные севообороты. В зависимости от степени оглеения и интенсивности дренирования дерново-подзолистых почв, для размещения зернопропашных, плодосменных и зерновых севооборотов наиболее пригодны автоморфные, осушаемые слабоогле-енные, а также осушаемые глееватые почвы при применении мелиоративного рыхления. Зернотравяные севообороты по почвам размещаются в следующем порядке убывания их значимости: автоморфные, осушаемые слабо-оглеенные, осушаемые глееватые с мелиоративным рыхлением и без него, а также осушаемые глеевые при применении рыхления. Под травопольные севообороты рекомендуется отводить глеевые, как на фоне рыхления, так и без него, глееватые, слабооглеенные и не-осушаемые глееватые. В меньшей степени для травопольных севооборотов пригодны авто-морфные почвы с легким гранулометрическим составом.
Полевые севообороты могут насыщаться зерновыми и зернобобовыми культурами до 70-75%, картофелем — до 40% и более от общей площади севооборота. С появлением новых форм хозяйствования потребность в специализированных коротко ротационных полевых и кормовых севооборотах возросла.
При совершенствовании и корректировке севооборотов необходимо иметь в виду также, что севооборотам принадлежит ведущая роль в регулировании процессов накопления и разрушения органического вещества в почве и сохранении ее плодородия. Характер влияния севооборотов на динамику гумуса определяется их инфраструктурой — соотношением многолетних трав, зерновых и пропашных культур. Из всех возделываемых в полевых севооборотах культур только многолетние травы обеспечивают увеличение содержания в почве гумуса.
Таблица 4
Зев в полевых севооборотах на севооборота)
Продуктивность, т корм. ед./га
Травяное звено севооборота клеверо-тимофеечной смеси культур, размещаемых по пласту многолетних трав звена севооборота % к контролю
При 2-летнем использовании многолетних трав в севообороте
Многолетние травы 2 г.п. (1 укос) — озимая рожь 5,70 4,65 5,18 100,0
Многолетние травы 2 г.п. (1 укос) — озимая пшеница 3,78 4,74 91,5
Многолетние травы 2 г.п. (2 укоса) — ячмень 4,82 6,62 127,8
Многолетние травы 2 г.п. (2 укоса) — овес 8,44 3,81 6,13 118,3
Многолетние травы 2 г.п. (2 укоса) — яровая пшеница 4,18 6,31 121,8
Многолетние травы 2 г.п. (2 укоса) — картофель 8,09 8,26 159,4
При 3-летнем использовании многолетних трав в севообороте
Многолетние травы 3 г.п. (1 укос) — озимая рожь 4,16 3,20 3,68 100,0
Многолетние травы 3 г.п. (2 укоса) — ячмень 5,85 4,77 5,31 144,3
Многолетние травы 3 г.п. (2 укоса) — овес 5,85 3,70 4,78 129,9
Проведенные нами исследования показывают, что на осушенных легкосуглинистых глееватых почвах за счет растительных остатков в плодосменных севооборотах восстанавливается 56,6-76,5% гумуса от объема минерализованного, в зернотравяных — 88,0112,4%. Запасы гумуса за счет растительных остатков без внесения органических удобрений полностью восстанавливались в зернотравяном 5-польном севообороте при наличии в структуре 40% многолетних трав. В зернотравяных 7- и 8-польных севооборотах для достижения бездефицитного баланса гумуса необходимо вносить в занятом пару не менее 35-40 т/га органических удобрений 1 раз за ротацию. Большое значение для стабилизации содержания гумуса в почве имеет запашка соломы зерновых культур. Бездефицитный баланс гумуса в 8-польном плодосменном севообороте с двумя полями многолетних трав был получен при ежегодной запашке на 1 га севооборотной площади 2 т соломы.
Выводы
Адаптивно организованное использование осушаемых земель, осуществляемое с учетом их агроэкологического состояния и степени дренирования, является важным фактором адаптивной интенсификации земледелия, повышения его энергетической и экономической эффективности, необходимым условием снижения затрат на производство сельскохозяйственной продук ции.
Дифференцированное использование осушаемых земель, по сравнению с бессистемным использованием без учета мелиоративного состояния осушаемых земель, увеличивает накопление дополнительной биологической энергии с урожаем на 17,5-24,6%.
Среди мелиоративно-паровых звеньев лучшим является звено с клевером. Выход кормовых единиц в звене клевер — озимая рожь, суммарно по двум культурам увеличивается, по отношению к варианту с чистым паром, на 75,1%, а к варианту с однолетними травами — на 15,6%.
При двухлетнем и двухукосном использовании многолетних трав лучшими травяными звеньями являются звенья с размещением по пласту трав яровых зерновых культур, льна и, с определенными ограничениями, картофеля. При возделывании по пласту многолетних трав 2 г.п. (с двухукосным использованием) яровых зерновых культур (овес, ячмень, яровая пшеница), вместо озимой ржи, продуктивность травяного звена севооборота возрастает на 18,3-27,8%.
Литература
1. Бутов А.В. Научные основы и принципы построения севооборотов в интенсивном земледелии. Елец: Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина, 2006. 114 с.
2. Иванов А.И., Гулюк Г.Г., Янко Ю.Г. Актуальные вопросы развития мелиорации в Нечерноземье // Мелиорация и водное хозяйство. 2020. № 3. С. 5-12.
3. Кизяев Б.М., Мамаев З.М., Першина О.Ф. Агромелиоративные мероприятия на минеральных переувлажненных землях. М.: ВНИИА, 2013. 140 с.
4. Кирюшин В.И. Концепция развития земледелия в Нечерноземье. СПб.: Квадро, 2020. 275 с.
5. Лошаков В.Г. Севооборот и плодородие почвы. М.: ВНИИА, 2012. 512 с.
6. Лошаков В.Г. Зеленое удобрение как фактор повышения плодородия почвы, биологизации и экологизации земледелия // Плодородие. 2018. № 2 (101). С. 26-29.
7. Максименко В.П., Волчкова Т.Л., Меньшикова С.А. Глубокое рыхление как способ повышения эффективности ресурсосберегающего земледелия // Мелиорация и водное хозяйство. 2018. № 3. С. 38-42.
8. Масютенко Н.П., Кузнецов А.В., Масютенко М.Н., Брескина Г.М. Методологические аспекты формирования экологически сбалансированных агроландшаф-тов // Земледелие. 2016. № 7. С. 6-9.
9. Митрофанов Ю.И., Гуляев М.В., Кухарина В.Н., Лукьянов С.А. Влияние предшественников и приемов
основной обработки на урожайность зернофуражных культур на осушаемых землях // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2017. № б. С. 25-30.
10. Митрофанов Ю.И. Агрофизические основы повышения продуктивности осушаемых почв. Германия: LAP Lambert Academic Publishing, 2017. 19б с.
11. Пегова Н.А. Влияние вида пара и обработки почвы в длительном опыте на показатели плодородия и урожайность озимой ржи // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 201б. № 5 (54). С. 42-48.
12. Тиранова Л.В., Тиранов А.Б. Альтернативные органические удобрения в короткоротаци-онных севооборотах // Земледелие. 2011. № 5. С. 15-17.
13. Митрофанов Ю.И., Анциферова О.Н., Пугачева Л.В., Карасева О.В., Пантелеева Т.Н. Роль осушения в земледелии на переувлажняемых почвах // Земледелие. 2016. № б. С. 24-27.
14. Усовершенствованные агромелиоративные приемы обработки почвы, обеспечивающие регулирование водно-воздушного режима осушаемых почв: методические рекомендации. Тверь: Тверской печатник, 2012. 25 с.
15. Duru, M., Jouany, C., Theau, J.P., Cruz, P., Granger, S. (2015). A plant-functional-type approach tailored for stakeholders involved in field studies to predict forage services and plant biodiversity provided by grasslands. Grass and Forage Science, vol. 70, no. 1, pp. 2-18.
Об авторе:
Митрофанов Юрий Иванович, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, заведующий отделом мелиоративного земледелия, ОРСЮ: ЬА:р://0000-0003-0994-б743, 2016vniimz-noo@list.ru
IMPROVEMENT OF CROP ROTATIONS ON DRAINED LANDS
Yu.I. Mitrofanov
Federal Research Center "V.V. Dokuchaev Soil Science Institute", Tver region, Russia
The studies were carried out in the Tver region in long-term experiments (2012-2020) at a reclamation object with a complex soil cover structure in fruit-changing crop rotations on lands: normal moisture with automorphic soils, periodically waterlogged with gley and drained with closed drainage with gley, gleyic and slightly gley soils. The experimental schemes provided for the study of the effectiveness of the adaptive organization of the territory, steam and grass links of crop rotations. The adaptively organized use of drained lands, carried out taking into account their agro-ecological state and the degree of drainage, is an important factor in the adaptive intensification of agriculture, increasing its energy and economic efficiency, and a necessary condition for reducing the cost of agricultural production. The weighted average yield of barley over 9 years on a plot with favorable agro-ecological conditions was higher compared to insufficiently drained plots by 0.75 t/ha, potatoes — by 5.4 t/ha, and in wet years, respectively, by 0.92 and 10.7 t/ha. Differentiated use of drained lands in comparison with unsystematic use without taking into account the reclamation state of drained lands, increased the accumulation of additional biological energy with the harvest by 17.5-24.6%. Of the reclamation steam links in the crop rotation, the link with clover is the best. The yield of fodder units in this link in total for two crops was higher in relation to the option with pure fallow by 75.1%, and to the option with annual grasses — by 15.6%. The best herbal links are links with a two-year and two-cut use of perennial grasses, with the cultivation of spring crops, flax and, with certain restrictions, potatoes along the layer of grasses. When growing on a layer of perennial grasses for 2 years of use (with two-mowing use) of spring grain crops (oats, barley, spring wheat), instead of winter rye, the productivity of the grass crop rotation increases by 18.3-27.8%. Keywords: crop rotation, soil cover, structure, fallow, perennial grasses, fallow link, herb link, productivity.
References
1. Butov, A.V. (2006). Nauchnye osnovy i printsipy postroeniya sevooborotov v intensivnom zemledelii [Scientific foundations and principles of constructing crop rotations in intensive farming]. Yelets, Yelets State University named after I.A. Bunin, 114 p.
2. Ivanov, A.I., Gulyuk, G.G., Yanko, Yu.G. (2020). Aktual'nye voprosy razvitiya melioratsii v Nechernozem'e [Topical issues of land reclamation development in the Non-Black Earth Region]. Melioratsiya i vodnoe khozyaistvo [Melioration and water management], no. 3, pp. 5-12.
3. Kizyaev, B.M., Mamaev, Z.M., Pershina, O.F. (2013). Agromeliorativnye meropriyatiya na mineral'nykh pereuv-lazhnennykh zemlyakh [Agro-reclamation measures on mineral waterlogged lands]. Moscow, VNIIA, 140 p.
4. Kiryushin, V.I. (2020). Kontseptsiya razvitiya zemledeli-ya vNechernozem'e [Concept of development of agriculture in the Non-Black Earth Region.]. Saint-Petersburg, Kvadro Publ., 275 p.
5. Loshakov, V.G. (2012). Sevooborot i plodorodie po-chvy [Crop rotation and soil fertility]. Moscow, VNIIA, 512 p.
6. Loshakov, V.G. (2018). Zelenoe udobrenie kak faktor povysheniya plodorodiya pochvy, biologizatsii i ehkologi-zatsii zemledeliya [Green fertilization as a factor in increasing soil fertility, biologization and greening of agriculture]. Plodorodie [Fertility], no. 2 (101), pp. 26-29.
7. Maksimenko, V.P., Volchkova, T.L., Men'shikova, S.A. (2018). Glubokoe rykhlenie kak sposob povysheniya ehffek-tivnosti resursosberegayushchego zemledeliya [Deep loosening as a way to improve the efficiency of resource-saving agriculture]. Melioratsiya i vodnoe khozyaistvo [Melioration and water management], no. 3, pp. 38-42.
8. Masyutenko, N.P., Kuznetsov, A.V., Masyutenko, M.N., Breskina, G.M. (2016). Metodologicheskie aspekty formirovaniya ehkologicheski sbalansirovannykh agro-landshaftov [Methodological aspects of the formation of ecologically balanced agricultural landscapes]. Zemledelie, no. 7, pp. 6-9.
9. Mitrofanov, Yu.I., Gulyaev, M.V., Kukharina, V.N., Luk'yanov, S.A. (2017). Vliyanie predshestvennikov i priemov osnovnoi obrabotki na urozhainost' zernofurazh-nykh kul'tur na osushaemykh zemlyakh [Influence of predecessors and methods of basic processing on the yield of grain fodder crops on drained lands]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka [Agricultural science Euro-North-East], no. 6, pp. 25-30.
10. Mitrofanov, Yu.I. (2017). Agrofizicheskie osnovy povysheniya produktivnosti osushaemykh pochv [Agrophysi-cal foundations for increasing the productivity of drained soils]. Germany, LAP Lambert Academic Publishing, 196 p.
11. Pegova, N.A. (2016). Vliyanie vida para i obrabotki pochvy v dlitel'nom opyte na pokazateli plodorodiya i uro-
zhainost'ozimoi rzhi [Influence of the type of steam and soil cultivation in a long-term experiment on the fertility and yield of winter rye]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka [Agricultural science Euro-North-East], no. 5 (54), pp. 42-48.
12. Tiranova, L.V., Tiranov, A.B. (2011). Al'ternativnye organicheskie udobreniya v korotkorotatsionnykh sevoo-borotakh [Alternative organic fertilizers in short-rotation crop rotations]. Zemledelie, no. 5, pp. 15-17.
13. Mitrofanov, Yu.I., Antsiferova, O.N., Pugacheva, L.V., Karaseva, O.V., Panteleeva, T.N. (2016). Rol' osusheniya v zemledelii na pereuvlazhnyaemykh pochvakh [The role of drainage in agriculture on waterlogged soils]. Zemledelie, no. 6, pp. 24-27.
14. Usovershenstvovannye agromeliorativnye priemy obrabotki pochvy, obespechivayushchie regulirovanie vodno-vozdushnogo rezhima osushaemykh pochv: metod-icheskie rekomendatsii (2012). [Mproved agromeliorative methods of soil cultivation, ensuring the regulation of the water-air regime of drained soils: methodological recommendations]. Tver, Tverskoi pechatnik Publ., 25 p.
15. Duru, M., Jouany, C., Theau, J.P., Cruz, P., Granger, S. (2015). A plant-functional-type approach tailored for stakeholders involved in field studies to predict forage services and plant biodiversity provided by grasslands. Grass and Forage Science, vol. 70, no. 1, pp. 2-18.
About the author:
Yuri I. Mitrofanov, candidate of agricultural sciences, leading researcher, head of the department of land reclamation, ORCID: https//orcid.org/0000-0003-0994-6743, 2016vniimz-noo@list.ru
2016vniimz-noo@list.ru
110 -
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 5 (383) / 2021
www.mshj.ru
