CC BY
97
Аграрный вестник Урала № 1 (93), 2012 г. —*££££ч^=-
_______________________Агрономия
ВЛИЯНИЕ БИОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ НА ПЛОДОРОДИЕ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТЫХ ПОЧВ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР
А. С. БАШКОВ,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
Т. Ю. БОРТНИК,
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент, Ижевская ГСХА
426033, Удмуртская Республика, г. Ижевск, ул. Кирова, д. 16; тел. 8(3412)73-30-77, е-mail: agro@ izhgsha.ru
Положительная рецензия представлена А. В. Ледневым, доктором сельскохозяйственных наук, заместителем директора по научной работе, ГНУ Удмуртский НИИСХ.
Ключевые слова: урожайность, дерново-подзолистая почва, многолетние бобовые травы, органические удобрения, солома, сидераты, биопрепараты.
Keywords: рroductivity, sod-podzolic soils, long-term bean grasses, organic fertilizers, straw, green-manure crops, biological materials.
Устойчивость современного земледелия основывается на адаптивно-ландшафтной системе его ведения и, в первую очередь, на освоении биологизированных севооборотов и других приемов [1, 4]. На наш взгляд, под биологизацией земледелия надо понимать увеличение поступления органического вещества в почву за счет сидерации, расширения посевов многолетних бобовых трав, использования соломы, ботвы на удобрение, а также применение биологических препаратов в земледелии.
Цель и методика исследований — оценить влияние различных биологических приемов в земледелии на плодородие дерново-подзолистых почв и продуктивность полевых культур. Согласно поставленной цели изучались следующие вопросы: роль соломы, посевов клевера, сидератов и биопрепаратов в повышении плодородия почв и продуктивности культур. Полевые опыты проводили с нашим участием на дерново-подзолистых суглинистых почвах опытных полей ФГБОУ ВПО «Ижевская ГСХА» и ГНУ УГНИИСХ. Также в данной статье обобщены производственные опыты ФГУП УОХ «Июльское» и СХПК им. Мичурина Вавожского района Удмуртской Республики.
Результаты исследований.
Роль бобовых культур в земледелии. Применение навоза и компоста в севообороте является дорогим и энергоемким приемом, а самый высокий коэффициент энергетической эффективности получен по клеверному и вико-овсяному занятому пару. Рекомендовано введение в севообороты сидеральных паров из многолетних бобовых культур [3]. В связи с этим в условиях Удмуртии был проведен полевой опыт на дерново-подзолистой суглинистой почве с содержанием гумуса 2,2 %, рНКС1 — 5,9, содержанием подвижного фосфора и обменного калия по Кирсанову 256 мг/кг и 114 мг/кг соответственно, S — 18,2 ммоль/100 г почвы, Нг — 1,8 ммоль/100 г почвы, V — 91 %. Исследования проводили в двух полевых девятипольных севооборотах: классическом и био-логизированном.
Биологическая активность почвы, определяемая методом аппликации, в биологизированном севообороте в связи с выращиванием сидератов в пару и пожнивно после ячменя, а также при использовании отавы, значительно возросла в сравнении с классическим севооборотом. Исследования за четыре года показали, что в биологизированном севообороте потери массы льняного полотна ежегодно составляли 32,4 %, а в классическом
севообороте — только 18,2 %. В биологизированном севообороте снизилась масса сорняков с 58,1 г/м2 до 15,9 г/м2, т. е. в 3,6 раза. В почве контрольного варианта биологизированного севооборота в сравнении с классическим в среднем за 6 лет запас продуктивной влаги в слое 0-70 см увеличился с 91,4 до 101 мм, особенно в последние два года ротации.
Учет продуктивности культур по двум закладкам показал, что влияние биологизации в севообороте особенно отчетливо проявлялось на последних культурах, что легко объясняется комплексным воздействием факторов. Дополнительное поступление органического вещества действует не только на увеличение доступных элементов питания, но и в целом на плодородие почвы, т. е. оказывает более длительное последействие. Даже после одной ротации севооборота выражено положительное действие биологизации на продуктивность (табл. 1).
Без органического удобрения приемы биологизации с внесением полного минерального удобрения не повлияли на продуктивность, а без применения минеральных удобрений увеличили продуктивность на 0,19 т з. е./га, т. е. на 6 %. Особенно заметно увеличение продуктивности на последних культурах севооборота. По фону насыщенности органическим удобрением 8,8 т/га действие биологизации было одинаковым при внесении минеральных удобрений и без них. В биологизированном севообороте, в сравнении с классическим, продуктивность возросла на 0,14-0,16 т з. е./га, и опять же более высокое действие проявилось на последних культурах севооборота: увеличение продуктивности составило 0,24 т з. е./га. Оценка энергетического действия изучаемых факторов в целом по опыту показала, что коэффициент энергетической эффективности выше в биологизированном севообороте.
Роль клевера в повышении продуктивности культур изучалась в многолетнем опыте кафедры агрохимии и почвоведения ФГБОУ ВПО «Ижевская ГСХА», который проводится с 1979 г. в четырехпольном зернопропашном севообороте: занятый пар (однолетние травы) — озимая рожь — картофель — ячмень. В опыте изучались системы удобрений: минеральная, известково-минеральная, известково-органическая и известково-органоминеральная. В 2002-2003 гг. в данном опыте возделывали клевер с целью изучения влияния бобовых трав на продуктивность севооборота и плодородие почвы (табл. 2). На контрольном
16
www. m-avu. narod. ru
Аграрный вестник Урала № 1 (93), 2012
Агрономия
Таблица 1
Продуктивность севооборотов по двум закладкам за 15 опыто-лет, т з. е./га
Насыщенность органическими удобрениями, т/га Уровень NРК Севооборот Отклонение
биологизированный классический т з.е./га %
0 0 3,22 3,03 0,19 6
N Р К 240 280 280 3,31 3,31 0 0
8,8 0 3,54 3,40 0,14 4
N Р К 240 280 280 3,67 3,51 0,16 5
Таблица 2
Влияние клевера на продуктивность культур полевого севооборота в среднем за один год, т з. е./га
(опытное поле ФГБОУ ВПО «Ижевская ГСХА»)
Вариант 1994-2001 гг. 2002-2003 гг. 2004-2011 гг.
две ротации клевер две ротации
продуктивность колебания продуктивность колебания продуктивность колебания
Без удобрен. (к) 1,13 1,13-2,95 2,08 2,08-2,89 1,59 1,59-3,83
Известь по 1 г. к. 1,34 2,19 1,93
Известь + навоз 1,94 2,52 2,73
Известь +^Р1К1 2,12 2,64 3,14
Известь + навоз + ^5РП5КП5 2,58 2,76 2,95
Известь + навоз + ^РЛ 2,95 2,74 3,49
Известь + навоз + 2,80 2,89 3,83
В среднем 2,12 2,54 2,80
Таблица 3
Баланс азота в почвах СХПК им. Мичурина Вавожского района
Показатели Ед. изм. Годы
1990-1995 2005-2009
Поступление: С мин.удобрениями т 115,6 69,8
С орг. удобрениями: — с навозом и компостом т 148,3 147,8
— с соломой т 4,3 19,0
— с сидератами т 15,9 31,2
С пожнивно-корневыми остатками: — гороха т 3,1 2,4
— бобовых трав на сено т 5,4 10,7
— бобовых трав на зеленую массу т 13,9 35,0
Всего поступило т 306,5 315,9
Общий вынос т 156,4 252,2
Баланс ± т 150,1 63,7
Баланс ± кг/га 50,1 19,3
Интенсивность баланса % 202 125
варианте до возделывания клевера продуктивность культур по отношению к лучшему варианту составляла всего 38 %, у клевера — 72 %, а после клевера — 66 %. Следовательно, клевер, благодаря мощной корневой системе, даже на контроле использовал элементы питания из более глубоких слоев почвы и оказал значительное последействие.
Клевер оставляет в почве значительно больше растительных остатков, чем другие полевые культуры. Так, масса растительных остатков у клевера превосходила этот показатель у озимой ржи в 2,5-3 раза, яровой пшеницы — в 3,8-4,4 раза, ячменя — в 3,7-4,2 раза, гороха — в 4,3-5 раз [5].
Кроме того, масса растительных остатков клевера содержит значительно больше элементов питания. Расчеты показывают, что клевер после себя оставляет азота в почве в десять раз больше, чем озимая рожь, фосфора и калия — в четыре раза и, что особенно важно для условий Предуралья, больше кальция в 8,6 раза.
В производственных условиях научно-базового хозяйства СХПК им. Мичурина получены очень убедительные
результаты о влиянии бобовых культур на плодородие почвы и урожайность культур. К настоящему времени многолетние бобовые травы в структуре посевов занимают ежегодно около 40 % площади пашни. Это позволяет получать достаточное количество ценных кормов, увеличивать плодородие почвы и урожайность всех полевых культур. Выявлено положительное действие бобовых многолетних трав на баланс гумуса и азота в почве (табл. 3).
Положительный баланс гумуса в почвах хозяйства сохраняется уже двадцать лет. Ежегодно за счет растительных остатков многолетних трав и сидерального пара образуется более 1146 т гумуса, что составляет почти 23 % от общего его поступления. В то же время роль минеральных удобрений как источника азота значительно снизилась; поступление азота с минеральными удобрениями уменьшилось с 115,6 т до 69,8 т, что к общему поступлению составляет 38 % в 1990-1995 гг. и только 22 % в 2005-2009 гг.
Поступление биологического азота в общем балансе увеличилось более чем в два раза: с 22,4 т в 1990-1995 гг. до 48,1 т в 2005-2009 гг. Таким образом, в последние
Аграрный вестник Урала № 1 (93), 2012
Агрономия
Рисунок '
Влияние соломы на содержание гумуса в почве и урожайность зерновых культур в ФГУП УОХ «Июльское»
годы 15 % азота поступает в почву с растительными остатками зернобобовых культур и многолетних бобовых трав.
Роль соломы в воспроизводстве плодородия почв. В настоящее время неразумно и бесполезно надеяться только на применение высоких доз навоза и компостов для увеличения гумусированности почв, поэтому перспективным и более дешевым путем является использование других источников органического вещества, это — соломы, ботвы картофеля, корнеплодов и овощных культур. Солома ржи содержит: N — 0,45 %; Р205 — 0,26; К20 — 1,0 %, солома гороха соответственно — 1,40;
0,35; 0,50 %, гречихи — 0,80; 0,68; 2,42 %, т. е. солома является очень хорошим источником элементов питания. При внесении 2-5 т/га соломы в почву возвращаются 12-18 кг азота, 7-8 кг фосфора, 20-24 кг калия, а также микроэлементы.
Технология и условия эффективного использования соломы на удобрение давно разработаны учеными ФГБОУ ВПО «ИжГСХА» и ГНУ УГНИИСХ. Впервые на больших площадях солому стали оставлять в измельченном состоянии в учебно-опытном хозяйстве «Июльское» Ижевского СХИ. С 70-х гг. ХХ в. применение соломы в качестве удобрения стало регулярным. Если
Роль источников насыщенности почвы органическими удобрениями СХПК им. Мичурина Вавожского района УР
Таблица 4
Средняя урожайность полевых культур в СХПК им. Мичурина Вавожского района, т/га
Культура Годы
1991-1995 гг. 2006 г. 2007 г. 2008 г.
Зерновые и зернобобовые 2,38 2,56 3,13 3,63
Картофель 16,5 31,6 24,4 3,44
Многолетние травы на сено 2,93 4,14 3,42 2,69
Кукуруза с початками 16,5 41,1 42,9 34,1
Однолетние травы на зеленую массу 17,9 12,4 12,6 13,4
Многолетние травы на зеленую массу 24,5 19,7 19,0 24,5
Корнеплоды - 39,8 57,0 45,0
Аграрный вестник Урала № 1 (93), 2012
Агрономия
в 1972-1978 гг. в учхозе ежегодно оставляли 500-600 т соломы, то в 1981-1986 гг. около 1000 т, в 1992-1998 гг. по 2800 т, в 1999-2000 гг. применение соломы достигло около 5000 т ежегодно.
В последние годы (до 2009 г.) ежегодно вносили более 4000 т. В условиях экстремально жаркого и сухого лета 2010 г. солому на удобрение не использовали, а в 2011 г. ее внесение продолжилось. Регулярное применение соломы в большом количестве в первую очередь способствовало увеличению гумуса в почве, урожайности зерновых культур, а также улучшению других важнейших показателей плодородия почв хозяйства (рис. 1).
Насыщенность органическими удобрениями с 1986 г., поддерживалась с учетом соломы в пределах 8-9 т/га пашни и лишь в последние 4-5 лет снизилась до 5-6 т/га. В таких условиях урожайность зерновых культур с 1981 г. в среднем не опускалась ниже 2,0 т/га, а в период 19992009 гг. составила 2,3-2,4 т/га. Таким образом, положительное влияние соломы на плодородие почвы стабилизировало урожайность на высоком уровне, причем не только зерновых, но и всех полевых культур. Засуха 2010 г. снизила урожайность зерна до 1,49 т/га, но уже в благоприятных по увлажнению условиях вегетационного периода 2011 г. было получено 2,97 т/га.
Существенная роль соломы в увеличении поступления органического вещества в почву была выявлена в СХПК им. Мичурина. Систематическое внесение соломы осуществлялось с 1991-1995 гг. В этот период насыщенность органическими удобрениями в хозяйстве достигла 10,5 т/га пашни. К 2007-2008 гг. внесение соломы возросло до 6000 т, и насыщенность органическими удобрениями в этот период составила 13,0 т/га (рис. 2).
Вклад соломы в насыщенность пашни органическими удобрениями очевиден. В 1991-1995 гг. на долю соломы в общей насыщенности приходилось 19 %, в 2001-2005 гг. это показатель составил 32 %, а к 2008-2009 гг. — уже 37 %. Созданный потенциал плодородия почв и высокий уровень агротехники позволили получать стабильную урожайность полевых культур (табл. 4).
Влияние ризоагрина и других биопрепаратов на урожайность яровой пшеницы и качество зерна. В настоящее время в науке и производстве большое внимание уделяется биологической фиксации азота ризос-ферными микроорганизмами. Предлагается большой список биопрепаратов (Азофил, Мизорин, Экстрасил, Ризоагрин, Азоризин и др.). Проведены глубокие исследования по изучению эффективности биопрепаратов на многих культурах. Доказано их положительное влияние на урожайность и улучшение качества продукции [2].
Опыт по испытанию биопрепаратов на яровой пшенице проводили на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве, которая характеризуется низким содержанием гумуса, средним уровнем обеспеченности подвижным фосфором и обменным калием, слабокислой реакцией. Биопрепаратами (Ризоагрин, Мизорин, Байкал ЭМ-1) обрабатывали семена в день посева.
Был выявлен наиболее эффективный биопрепарат — Ризоагрин, который без фона удобрений обеспечил прибавку урожайности зерна пшеницы 0,43 т/га. Урожайность зерна на этом варианте выше, чем при внесении ^0Р30К30. Применение Ризоагрина на фоне низкой дозы минеральных удобрений способствовало получению урожайности даже выше, чем при использовании ^0Р50К50.
Проведенные исследования позволяют сделать следующее заключение. Биологизация севооборотов (рост доли многолетних бобовых трав, сидеральные пары и другие формы сидерации, использование на больших площадях соломы на удобрение), внедрение адаптивных сортов и технологий позволяют значительно увеличить положительный баланс гумуса в почве, улучшить азотное питание растений и тем самым снизить покупку и применение азотных минеральных удобрений, получать более высокую продуктивность пашни, снижать себестоимость продукции земледелия и добиваться в целом более успешной работы сельскохозяйственных предприятий разных форм собственности.
Литература
1. Володин В. М. Будущее за ландшафтным земледелием // Земледелие. 2000. № 3. С. 14.
2. Завалин А. А. Применение биопрепаратов при возделывании полевых культур // Достижения науки и техники АПК. 2011. № 8. С. 9-11.
3. Заикин В. П., Матвеев В. В., Комарова Н. А. Сидерация — важный биологический фактор повышения продуктивности пашни // Агрохимия и экология: история и современность : мат. междун. науч.-практ. конф. Т. 1. Нижний Новгород, 2008. С. 32-35.
4. Каштанов А. Н. Концепция устойчивого земледелия России // Земледелие. 2000. № 3. С. 10-11.
5. Эсенкулова О. В. Реакция яровой пшеницы на предшественники, приемы предпосевной и послепосевной обработки почвы в Среднем Предуралье : автореферат дис. ... канд. сельхоз. наук. Ижевск, 2009. 20 с.
