Влияние биомелиорантов на плодородие светло-каштановых почв и урожайность зерновых культур в севооборотах Нижнего Поволжья Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Современные исследования

УДК 631.87: 631.452: 631.445.51: 633.1: 631.582 (470.44/47)

ВЛИЯНИЕ БИОМЕЛИОРАНТОВ НА ПЛОДОРОДИЕ СВЕТЛО-КАШТАНОВЫХ ПОЧВ И

урожайность зерновых культур в севооборотах нижнего Поволжья

А.В. Зеленев, д. с.-х. н., профессор, [email protected], Е.В. Семинченко, м. н. с., [email protected]. -ФГБНУ Нижне-Волжский НИИСХ; Р.Х. Уришев, аспирант - ФГБОУ ВПО ВолГАУ г. Волгоград

Приводится сравнительная оценка приемов производства растениеводческой продукции в условиях сухостепной зоны светло-каштановых почв Нижнего Поволжья. Установлена эффективность внесения в почву сидератов, соломы и листостебельной массы полевых культур и их влияние на снижение коэффициентов водо-

потребления, увеличение возврата органического вещества и повышение урожайности зерновых культур.

Ключевые слова: Зерновые культуры, запас продуктивной влаги, коэффициенты водопотребления, засоренность посевов, органическое вещество, элементы питания, урожайность.

В целях повышения эффективности земледелия в сельском хозяйстве Нижнего Поволжья большое значение отводится разработке и внедрению зональных альтернативных экологически безопасных систем земледелия, составной частью которых являются биологизированные севообороты и энергосберегающие способы возделывания сельскохозяйственных культур [8, 11, 12].

Исследования проводятся на опытном поле Нижне-Волжского НИИСХ. Почва опытного участка - светло-каштановая, тяжелосуглинистая, с содержанием гумуса в пахотном слое 1,74%, pH почвенного раствора 8,1. Содержание легкогидролизуемого азота 2-7 мг/ 100 г почвы, подвижного фосфора 3-11 мг и обменного калия 30-40 мг/100 г почвы. Погодные условия были засушливыми. Повторность четырехкратная. Размещение вариантов опыта рендомизированное. Общая площадь опытной делянки 200 м2. Высевали озимую пшеницу Ка-мышанка 6, овес Астор, сорго на зерно Камышинское 75. Сумма среднегодовых осадков 339,7 мм.

часть полевых культур оставалась на поле и заделывалась в верхний слой почвы дисковой бороной. Основная обработка почвы - чизелевание на 0,300,32 м с оборотом поверхностного пласта на глубину 0,20-0,22 м орудием ОЧО-5-40. В 2013 г. сроки посева озимой пшеницы были перенесены на более позднее время из-за отсутствия осадков. В результате посев этой культуры совпал с фазой ухода в зиму. Осенью 2014 г. по этой же причине всходы озимой пшеницы не были получены, а весной 2015 г. они появились изреженные, ослабленные и желтые. В результате эта культура была пересеяна яровым ячменем.

Исследования показывают, что на фоне биомелиорантов по культурам севооборотов запасы доступной влаги в метровом слое почвы возрастают на 20,0-37,0 мм [1, 6]. Из значения в пахотном и метровом слое почвы к посеву и уборке зерновых культур в зависимости от предшественников и поступления органического вещества в почву формируются по-разному (таблица 1).

Влияние биомелиорантов на плодородие светло-каштановых почв и урожайность зерновых культур изучали в следующих полевых севооборотах: 1) зернопаропропашной четырехпольный: пар черный - озимая пшеница - сорго на зерно - овес (контроль); 2) зернопаропропашной сидеральный биологизированный четырехпольный: пар сиде-ральный (озимая рожь на сидерат) - озимая пшеница - сорго на зерно - овес; 3) зернопаропропашной сидеральный биологизированный шестипольный: пар сидеральный (рыжик на сидерат) - озимая пшеница - сорго на зерно - нут - сафлор - овес; 4) зернопропашной биологизированный восьмипольный: горох - озимая пшеница - нут - сафлор - горох - сорго на зерно - нут - овес.

В контрольном севообороте солома и листостебельная масса возделываемых культур убиралась с поля. В остальных севооборотах вся нетоварная

Из таблицы 1 видно, что при посеве озимой пшеницы самые высокие запасы продуктивной влаги обеспечиваются в пахотном слое почвы при возделывании этой культуры по сидеральному пару с озимой рожью - 31,1 мм, что выше контроля на 5,1%. Остальные варианты находились на уровне с контролем. В метровом слое почвы запасы продуктивной влаги при посеве озимой пшеницы по сидеральным парам и гороху были ниже контроля на 0,9-4,7%. Самые высокие запасы продуктивной влаги в почве обеспечиваются при посеве сорго на зерно в четырехпольном севообороте по озимой пшенице, солома которой запахивается в почву в слое почвы 0-0,3 м - 32,5 мм, в слое 0-0,1 м - 117,8 мм. Это превышает контрольный вариант соответственно на 9,5 и 5,8%. Остальные варианты также превышают контроль. Запасы продуктивной влаги во всех почвенных слоях превышают контрольный

14

вариант при возделывании овса в биологизированных севооборотах. Самое высокое их содержание, как в пахотном, так и в метровом почвенном слое обеспечивается при возделывании этой культуры в четырехпольном севообороте по сорго, листостебельная масса которой запахивается в почву - соответственно 32,8 и 112,2 мм, что выше контроля на 12,2 и 4,1%.

К уборке зерновых культур запасы продуктивной влаги во всех почвенных слоях минимальны, что говорит о полном их использовании в процессе

формирования урожая. В условиях Нижнего Поволжья чистые и занятые пары позволяют зерновым культурам эффективнее использовать почвенную влагу. При этом коэффициенты водопотребления по непаровым предшественникам на 50% выше, чем по парам. Поступление в почву органического вещества способствует более эффективному использованию запасов продуктивной влаги к уборке зерновых культур [3, 4]. Их суммарное водопотребление и его коэффициенты в зависимости от приемов биологизации представлены в таблице 2.

Таблица 1 - Запас продуктивной влаги в 1,0 слое почвы под посевами зерновых культур в севооборотах (среднее за 2014-2015 гг.)

Вариант Предшественник, прием биологизации Слой почвы, м Запас влаги, мм

посев уборка

Озимая пшеница

1(к) Пар черный о о о о со 29,5 131,0 1,1 3,0

2 Пар сидеральный (озимая рожь) о о о о со 31,1 129,8 0,5 2,2

3 Пар сидеральный (рыжик) о о о о со 29,7 128,1 0,9 3,0

4 Горох (солома) о о о о со 29,6 124,8 0,3 1,9

Сорго

1(к) Озимая пшеница о о о о со 29,5 111,0 3,6 9,9

2 Озимая пшеница (солома) о о о о со 32,5 117,8 2,0 7,1

3 Озимая пшеница (солома) о о о о со 31.5 115.5 3,3 9,1

4 Горох (солома) о о о о со 31,0 112,4 2,4 8,3

Овес

1(к) Сорго о о о о со 28,8 107,6 1,6 6,1

2 Сорго (листостебельная масса) о о о о со 32,8 112,2 2,7 6,6

3 Сафлор (листостебельная масса) о о о о со 31,7 110,8 1,6 6,8

4 Нут (солома) о о о о со 30,2 108,8 1,1 4,3

Таблица 2 - Суммарное водопотребление и его коэффициенты у зерновых культур в 1,0 м слое почвы (среднее за 2014-2015 гг.)

Вариант Предшественник, прием биологизации Показатель

Суммарное водопотребление, мм Коэффициент водопотребления, мм/т

Озимая пшеница

1(к) Пар черный 200,0 143,9

2 Пар сидеральный (оз. рожь) 200,3 119,2

3 Пар сидеральный (рыжик) 197,2 157,8

4 Горох (солома) 193,9 164,3

Сорго

1(к) Озимая пшеница 203,3 88,4

2 Озимая пшеница (солома) 212,9 91,4

3 Озимая пшеница (солома) 208,6 99,3

4 Горох (солома) 206,3 88,2

Овес

1(к) Сорго 172,5 91,8

2 Сорго (л/с масса) 176,6 101,4

3 Сафлор (л/с масса) 175,1 105,5

4 Нут (солома) 175,6 92,4

Из таблицы 2 видно, что из зерновых культур самое высокое суммарное водопотребление отмечается у зернового сорго - 203,3-212,9 мм. У озимой пшеницы этот показатель находится на уровне с контрольным вариантом только там, где эта культура возделывается в четырехпольном севообороте по сидеральному пару с озимой рожью - 200,3 мм. Остальные варианты уступают контролю. При

возделывании овса в шестипольном севообороте по сафлору, листостебельная масса которого запахивается в почву суммарное водопотребление выше контроля на 1,5%, в восьмипольном по сорго, листостебельная масса которого также поступает в почву на 2,3%.

Самый низкий расход продуктивной влаги на формирование единицы урожая обеспечивается у

15

сорго, которое возделывается в восьмипольном севообороте по гороху, солома которого запахивается в почву - 88,2 мм/т. Самый высокий - у озимой пшеницы, которая выращивается по гороху в этом же севообороте - 164,3 мм/т, что выше контроля на 12,4%. Коэффициент водопотребления у овса колебался от 91,8 мм/т в контрольном варианте до 105,5 мм/т в шестипольном севообороте по сафлору.

Сорняки в земледелии засушливых районов, где

они являются конкурентами культурных растений в потреблении запасов почвенной влаги, могут снизить урожайность сельскохозяйственных культур на 30-50%. Одним из главных средств борьбы с ними является смена возделываемых на каждом поле культур путем правильного их чередования в севообороте [2, 5]. В полевых биологизированных севооборотах с высоким насыщением зерновыми культурами опасность вспышки засоренности остается высокой (таблица 3).

Таблица 3 - Засоренность посевов к уборке зерновых культур в биологизированных севооборотах (среднее за 2014-2015 гг.)

Вариант Предшественник, прием биологизации Группа сорняков Количество, шт./м2 Воздушно-сухая масса, г/м2

Озимая пшеница

1(к) Пар черный Малолетние Многолетние Всего 6 6 12 2,8 11,0 13,8

2 Пар сидеральный (озимая рожь) Малолетние Многолетние Всего 5 4 9 2.7 7.8 10,5

3 Пар сидеральный (рыжик) Малолетние Многолетние Всего 7 7 14 3,8 14,2 18,0

4 Горох (солома) Малолетние Многолетние Всего 14 10 24 6,7 22,6 29,3

Сорго

1(к) Озимая пшеница Малолетние Многолетние Всего 7 4 11 20,1 10.3 30.4

2 Озимая пшеница (солома) Малолетние Многолетние Всего 9 4 13 25,3 10,7 36,0

3 Озимая пшеница (солома) Малолетние Многолетние Всего 11 6 17 32.2 16,0 48.2

4 Горох (солома) Малолетние Многолетние Всего 15 7 22 42,5 20,9 63,4

Овес

1(к) Сорго Малолетние Многолетние Всего 29 9 38 8,0 26,8 34,8

2 Сорго (листостебельная масса) Малолетние Многолетние Всего 30 11 41 8,2 30,8 39,0

3 Сафлор (листостебельная масса) Малолетние Многолетние Всего 33 11 44 9.6 30.6 40,2

4 Нут (солома) Малолетние Многолетние Всего 36 13 49 9,7 32,1 41,8

Из таблицы 3 видно, что самая высокая общая засоренность отмечается к уборке овса 38-49 шт./ м2, так как эта культура размещается последней во всех севооборотах. Самая низкая засоренность у озимой пшеницы, которая своим травостоем превосходно забивает сорную растительность, а также возделывается по черному и сидеральным парам, которые являются сильными сороочистителями

9-14 шт./м2. Также низкая общая засоренность отмечается у сорго 11-22 шт./м2.

Самая низкая общая воздушно-сухая масса сорняков наблюдается у озимой пшеницы, которая возделывается по сидеральному пару с озимой рожью - 10,5 г/м2, что ниже контроля на 23,9%. Варианты, где озимая пшеница возделывается по сидеральному пару с рыжиком и гороху, солома

16

которого запахивается в почву, превосходят контрольный вариант по общей воздушно-сухой массе соответственно на 23,3 и 52,9%.

Самая высокая общая воздушно-сухая масса отмечается к уборке сорго, которое размещается в восьмипольном севообороте по гороху - 63,4 г/м2, что выше контроля на 52,1%.

Растительные остатки и органические удобрения являются единственным источником посту-

пления органического вещества в почву. При насыщении севооборотов ранними яровыми зерновыми и зернобобовыми культурами годовое количество растительных остатков снижается, увеличение площади под озимыми и пропашными зерновыми культурами приводит к их возрастанию [10]. Велико значение сидеральных культур, которые компенсируют потери органики за счет гумификации своей массы, поступающей в почву (таблица 4).

Таблица 4 - Круговорот органического вещества полевых культур в биологизированных севооборотах, т/га (среднее за 2014-2015 гг.)

Вариант Предшественник, прием биологизации Накопилось Отчуждено Поступило

Озимая пшеница

1(к) Пар черный 5,34 4,01 1,33

2 Пар сидеральный (оз. рожь) 6,18 1,68 4,50

3 Пар сидеральный (рыжик) 4,90 1,25 3,65

4 Горох (солома) 4,58 1,18 3,40

Сорго

1(к) Озимая пшеница 7,32 6,03 1,29

2 Озимая пшеница (солома) 7,64 2,33 5,31

3 Озимая пшеница (солома) 7,43 2,10 5,33

4 Горох (солома) 7,74 2,34 5,40

Овес

1(к) Сорго 5,81 4,61 1,20

2 Сорго (л/с масса) 5,62 1,74 3,88

3 Сафлор (л/с масса) 5,30 1,66 3,64

4 Нут (солома) 5,63 1,90 3,73

Озимая рожь (сидерат)

2 Овес (солома) 4,97 - 4,97

Рыжик (сидерат)

3 Овес (солома) 2,32 - 2,32

Из таблицы 4 видно, что самое высокое количество органического вещества накапливается с растительными остатками сорго. Причем наибольшее значение отмечается там, где эта культура возделывается в восьмипольном севообороте по гороху, солома которого запахивается в почву - 7,74 т/ га, что выше контрольного варианта на 5,4%. Там, где сорго выращивается по озимой пшенице, солома которой также возвращается в пахотный слой почвы превышение по сравнению с контролем составляет 1,5-4,2%. С растительными остатками озимой пшеницы накапливается выше контроля органического вещества только там, где эта культура размещается в четырехпольном севообороте по сидеральному пару с озимой рожью - 6,18 т/га. Остальные варианты уступают контролю на 8,214,2%. С нетоварной частью овса накапливается органического вещества 5,30-5,81 т/га.

Наибольшее количество органического веще-

ства поступает в почву с растительными остатками сорго, причем у него все варианты превышают контроль на 60,9-70,4%. С растительными остатками озимой пшеницы и овса в пахотный слой почвы возвращается на 60,9-70,4 и 67,0-69,1% выше органического вещества, чем в контроле. С сидераль-ной массой рыжика в почву поступает 2,32 т/га органического вещества, с озимой рожью - 4,97 т/га.

Естественные источники поступления питательных веществ (пожнивные, корневые остатки и т.д.) не компенсируют отчуждение элементов питания с урожаями и тем более не пополняют их запасы [9]. Регулирование основных элементов питания, поступающих в почву с растительными остатками полевых культур, расширенное воспроизводство плодородия почвы достигается за счет внесения в почву органического вещества в виде соломы, листостебельной и сидеральной массы возделываемых культур (таблица 5).

Таблица 5 - Круговорот основных элементов питания, поступивших в пахотный слой почвы с органическим

веществом полевых культур, кг/га (среднее за 2014-2015 гг.)

Вариант Накопилось Отчуждено Поступило

N P,O5 ^O N P2O5 ^O N P2O5 K.O

Озимая пшеница

1(к) 69,3 17,7 39,2 57,2 15,0 29,4 12,1 2,7 9,8

2 82,7 24,4 50,8 39,8 14,4 9,1 42,9 10,0 41,7

3 67,7 17,4 37,5 28,6 10,1 6,1 39,1 7,3 31,4

4 63,6 14,9 34,1 25,7 8,7 5,3 37,9 6,2 28,8

Сорго

1(к) 98,5 29,2 93,9 85,9 24,2 86,6 12,6 5,0 7,3

2 108,9 34,0 106,0 49,8 18,3 10,6 59,1 15,7 95,4

3 100,2 31,2 102,2 42,4 16,2 9,0 57,8 15,0 93,2

4 105,9 32,1 103,2 48,0 17,2 9,3 57,9 14,9 93,9

Овес

1(к) 66,7 19,0 68,2 58,9 16,3 55,6 7,8 2,7 12,6

2 65,4 21,8 71,1 37,7 14,8 9,9 27,7 7,0 61,2

3 61,4 19,4 64,5 35,3 13,3 9,1 26,1 6,1 55,4

4 66,0 20,8 67,8 39,8 15,0 10,7 26,2 5,8 57,1

Озимая рожь (сидерат)

2 763 112 182 - - - 763 112 18,2

Рыжик (сидерат)

3 37,9 5,0 11,1 - - - 37,9 5,0 11,0

Из таблицы 5 видно, что наибольшее количество азота поступает в почву с сидеральной массой озимой ржи, растительными остатками озимой пшеницы и сорго соответственно 76,3; 37,9-42,9 и 57,8-59,1 кг/га. С сидеральной массой рыжика и растительными остатками овса поступает азота соответственно 37,9 и 26,1-27,7 кг/га.

Самое большое количество фосфора поступает в почву с сидеральной массой озимой ржи и нетоварной частью сорго соответственно 11,2 и 14,9-15,7 кг/га. Самое низкое - с сидеральной массой рыжика и растительными остатками овса соответственно 5,0 и 5,8-7,0 кг/га.

Из всех элементов питания наибольшее количе-

17

ство поступает в почву калия от сорго и овса соответственно 93,2-95,4 и 55,4-61,2 кг/га. Самое низкое количество - с сидеральной массой рыжика и озимой ржи соответственно 11,0 и 18,2 кг/га.

Сидеральные культуры обеспечивают прибавку урожая первой культуры на 0,5-0,9 т/га. Внесение в почву соломы и листостебельной массы полевых культур без азота снижает урожайность последующих культур в севообороте. Внесение их в почву с азотными удобрениями повышает урожайность полевых культур на 0,31 т/га или 11% [7]. Введение в севооборот озимой ржи на сидерат, поступление в пахотный слой почвы органического вещества в виде нетоварной части зерновых культур способствует росту их урожайности (таблица 6).

Таблица 6 - Урожайность зерновых культур в зависимости от предшественников и приемов биологиза-ции, т/га (среднее за 2014-2015 гг.)

Вариант Предшественник, прием биологизации Урожайность

Озимая пшеница

1(к) Пар черный 1,39

2 Пар сидеральный (озимая рожь) 1,68

3 Пар сидеральный (рыжик) 1,25

4 Горох (солома) 1,18

НСР„, 0,10

Сорго

1(к) Озимая пшеница 2,30

2 Озимая пшеница (солома) 2,33

3 Озимая пшеница (солома) 2,10

4 Горох (солома) 2,34

НСР„, 0,09

Овес

1(к) Сорго 1,88

2 Сорго (листостебельная масса) 1,74

3 Сафлор (листостебельная масса) 1,66

4 Нут (солома) 1,90

НСР„ 0,08

Из таблицы 6 видно, что самой урожайной культурой в полевых севооборотах является зерновое сорго. Его урожайность колеблется от 2,10 до 2,34 т/га в зависимости от вариантов опыта. Самая высокая урожайность озимой пшеницы обеспечивается в варианте, где ее предшественником был сидеральный пар с озимой рожью в четырехпольном севообороте - 1,68 т/га, что выше контроля на 17,3%. Овес сформировал большую урожайность,

чем озимая пшеница. Самая высокая урожайность этой культуры отмечается в варианте, где он возделывается по нуту в восьмипольном севообороте

- 1,90 т/га.

Таким образом, в условиях Нижнего Поволжья биомелиорация является эффективным приемом, который повышает урожайность зерновых культур и плодородие светло-каштановых почв.

Литература:

1. Денисов К.Е. Формирование продуктивных агрофитоценозов зерновых культур и повышение плодородия каштановых почв под влиянием биомелиорации в сухостепной части Заволжья: автореф. дис. ... докт. с.-х. наук: 06.01.09 и 06.01.02 / Денисов Константин Евгеньевич. - Саратов, 2009. - 44 с.

2. Егорова, Г.С. Засоренность и продуктивность зерновых культур на светло-каштановых почвах Нижнего Поволжья: монография / Г.С. Егорова, Ю.Н. Плескачев, К.В. Шиянов. - Волгоград: ФгОУ ВПО Волгоградская ГСХА, 2011. - 104 с.

3. Жидков, В.М. Биологизированные приемы повышения урожайности зерновых культур в Волгоградской области: монография / В.М. Жидков, А.В. Зеленев. - Волгоград: ВГСХА, 2011. - 188 с.

4. Зеленев, А.В. Биомелиорация - фактор снижения коэффициентов водопотребления у зерновых культур в Нижнем Поволжье / А.В. Зеленев // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. - 2013. - №2. - С. 22-26.

5. Зеленев, А.В. Влияние приемов биологизации на засоренность посевов полевых культур в севооборотах Волгоградской области / А.В. Зеленев, Е.А. Иванцова // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. - 2011. - №4. - С. 31-37.

6. Зеленев, А.В. Динамика запасов продуктивной влаги в почве и урожайность зерновых культур в биологизированных севооборотах Волгоградской области / А.В. Зеленев // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса. - 2013. -№4. - С. 26-31.

7. Земледелие: учеб. для вузов / А.И. Беленков, Ю.Н. Плескачев, В.А. Николаев и др.; под ред. А.И. Беленкова. - М.: изд-во РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, 2015. - 302 с.

8. Земледелие: учеб. для вузов / Г.И. Баздырев, А.В. Захаренко, В.Г. Лошаков и др.; под ред. Г.И. Баздырева. - М.: КолосС, 2008. -607 с.

9. Лабынцев А.В. Сохранение плодородия чернозема обыкновенного Северного Кавказа и повышение продуктивности пашни: автореф. дис. ... докт. с.-х. наук: 06.01.01 и 06.01.04 / Лабынцев Александр Валентинович. - Рассвет, 2002. - 44 с.

10. Лыков, А.М. Органическое вещество пахотных почв Нечерноземья / А.М. Лыков, А.И. Еськов, М.Н. Новиков. - М.: РАСХН, 2004.

- 632 с.

11. Плескачев, Ю.Н. Полевые севообороты, обработка почвы и борьба с сорной растительностью в Нижнем Поволжье: монография / Ю.Н. Плескачев, А.А. Холод, К.В. Шиянов. - М.: изд-во «Вестник РАСХН», 2012. - 357 с.

12. Системы земледелия Нижнего Поволжья: учебное пособие / А.Н. Сухов, В.В. Балашов, В.И. Филин и др.; под ред. А.Н. Сухова. - Волгоград: изд-во Волгоградской ГСХА, 2007. - 344 с.

EFFECT OF BIOAMELIORANTS ON THE FERTILITY OF LIGHT CHESTNUT SOIL AND CROP YIELD IN THE LOWER VOLGA REGION

A.V. Zelenev, D.S-Kh.N., Professor, [email protected],

E. V. Seminchenko, junior research assistant, [email protected]. - FGBNU Lower-Volga NIISKh;

Urishev R. H., postgraduate student -FGBOY BPO VolGAY, Volgograd

The study gives a comparative assessment of crop production technologies under the conditions of dry steppe zone with light-chestnut soils of the Lower Volga region. It examines the efficiency of the application of green manure, andleaf-and-stemmass of field crops and its impact on water consumption, return of organic matter to the soil,and yield of grain crops.

Keywords: grain crops, productive moisture reserves, coefficient of water consumption, the contamination of crops, organic matter, nutrients, productivity of land.

18