Научная статья на тему 'Влияние культур и агротехнологий на продуктивность звеньев севооборотов в условиях степной зоны Южного Урала'

Влияние культур и агротехнологий на продуктивность звеньев севооборотов в условиях степной зоны Южного Урала Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
60
11
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОЧВА / ПЛОДОРОДИЕ / СЕВООБОРОТ / ЗЕРНОВЫЕ КУЛЬТУРЫ / ПРОДУКТИВНОСТЬ / УРОЖАЙНОСТЬ / SOIL / FERTILITY / PRODUCTIVITY / EFFICIENCY / CROPS / LINKS / CROP ROTATIONS / ORGANIC MATTER / CROP AND ROOT RESIDUES / FARMING SYSTEM

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Халин Александр Васильевич

Рассмотрено влияние культур на продуктивность звеньев севооборотов, а также на количество оставляемой в почве биомассы, необходимой для биологического воспроизводства органического вещества путём использования навоза, сидератов, соломы и растительных остатков возделываемых культур. Определены звенья, обеспечивающие максимальное поступление органических веществ в почву, сбор кормовых единиц и переваримого протеина, что способствует увеличению эффективности производства и рациональному использованию ресурсов. Экономически привлекательным и экологически обоснованным является увеличение в структуре севооборотов площади посева кукурузына зерно. Показано, что по количеству поступающих в почву пожнивно-корневых остатков полевые культуры расположены в следующем порядке с убывающей последовательностью: многолетние травы, суданская трава в занятом пару, донниквторого года хозяйственного использования, озимая рожь, кукуруза на зерно, гречиха, просо, яровая пшеница твёрдая, яровая пшеница мягкая.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Халин Александр Васильевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INFLUENCE OF CROPS AND AGRO-TECHNOLOGIES ON CROP YIELDS IN THE SYSTEM OF CROP ROTATIONS UNDER THE CONDITIONS OF SOUTH URALS STEPPE ZONE

The influence of crops on the productivity of crop rotation links, as well as on the amount of biomass left in the soil necessary for biological reproduction of organic matter through the use of manure, green manure, straw and plant residues of cultivated crops is Considered. The links that ensure the maximum flow of organic substances into the soil, the collection of feed units and digestible protein, which increases the efficiency of production and rational use of resources, are determined. Economically attractive and environmentally sound is the increase in the structure of crop rotation area of corn for grain. The number of arriving into the soil of crop root residues of field crops in the following order with decreasing sequence: perennial grasses, Sudan grass in a busy couple of sweet clover the second year of the economic use, winter rye, maize for grain, buckwheat, millet, spring durum wheat, spring wheat soft.

Текст научной работы на тему «Влияние культур и агротехнологий на продуктивность звеньев севооборотов в условиях степной зоны Южного Урала»

3. Зависимость вида засушливости от урожайности зерновых культур и фона питания в зернопаровом севообороте за 1990—2018 годы

Вид засушливости, ед. Культура

озимая рожь озимая пшеница яровая твёрдая пшеница яровая мягкая пшеница просо ячмень

Слабая (1,0-1,3) 13/6 4/5 2/2 - 2/2 5/3

Умеренная (0,7-1,0) 12/5 12/8 7/7 8/8 7/8 8/10

Очень сильная (0,4-0,7) 2/16 6/8 11/12 13/12 10/11 10/10

Условия пустыни (<0,4) - 1/2 6/5 7/8 10/8 6/6

Примечание: 1. Градация по урожайности, ц с 1 га: слабая засушливость — 30—50; умеренная засушливость — 15—29; очень сильная засушливость — 6—14; засушливость к условиям пустыни — 1—5. 2. Удобренный фон — слева, неудобренный — справа

3. Самой засухоустойчивой культурой является озимая рожь.

4. Отзывчивость сельхозкультур на минеральные удобрения не всегда эффективна, что проявляется даже в снижении урожайности. В засушливые годы, особенно с дефицитом почвенной влаги, эффект от удобрений отсутствует или незначительный.

Наиболее отзывчивой из яровых зерновых культур на удобрения за 29 лет опыта был ячмень, урожайность проса в связи с биологическими особенностями культуры в отдельные годы может снизиться до 7 ц с 1 га.

5. Основной оценкой засухи является её засушливость. В среднем за 1990—2018 гг. засушливость характеризовалась как очень сильная, за последние 10 лет она повторялась 7 лет, а 2 года относилась к условиям пустыни.

6. Реакция с.-х. культур на засуху показала, что наибольшую урожайность от 30 до 50 ц с 1 га (слабая засушливость — 1,0—1,3) демонстрировала озимая рожь на удобренном фоне 13 лет, неудобренном — 6, озимая пшеница — 4 и 5 лет,

ячмень — 5 и 3, яровая твёрдая пшеница и просо — соответственно 2 и 2 года.

Литература

1. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Колос, 1979. 416 с.

2. Максютов Н.А., Тихонов В.Е. Повышение устойчивости земледелия в условиях засухи. Земледелие. 1999. № 5. С. 26-27.

3. Максютов Н.А., Жданов В.М. Уроки засухи в Оренбуржье // Земледелие. 2010. № 4. С. 3-4.

4. Максютов Н.А., Жданов В.М. Засуха 2010 года и её последствия. Инновация и модернизация с.-х. производства в условиях меняющегося климата. Оренбург, 2011.

5. Максютов Н.А., Скороходов В.Ю., Митрофанов Д.В. Засуха 2009-2010 годов в Оренбуржье // Научно-практический журнал Западно-Казахстанского аграрно-технологического университета им. Жангир хана. 2012. № 3. С. 20-24.

6. Максютов Н.А. Засуха в Оренбуржье и её последствия // Земледелие. 2013. № 8. С. 15-16.

7. Максютов Н.А. Типы засухи в Оренбуржье и меры борьбы с ней / Н.А. Максютов, В.М. Жданов, Д.В. Митрофанов [и др.] // Вестник мясного скотоводства. 2013. № 3. С. 121-123.

8. Максютов Н.А., Жданов В.М., Абдрашитов Р.Р. Повышение плодородия почвы, урожайности и качества продукции сельскохозяйственных культур в полевых севооборотах степной зоны Южного Урала. Оренбург, 2012. 332 с.

9. Шульмейстер К.Г. Борьба с засухой и урожай. М.: Агро-промиздат, 1988. 263 с.

10. Максютов Н.А. Засуха и урожай / Н.А. Максютов, А.А. Зо-ров, В.Ю. Скороходов [и др.] // Научное обеспечение инновационного развития с.-х. в условиях часто повторяющихся засух. Оренбург, 2017. С. 12-16.

Влияние культур и агротехнологий на продуктивность звеньев севооборотов в условиях степной зоны Южного Урала

А.В. Халин, к.с.-х.н, ФГБУН Оренбургский ФИЦ УрО РАН

Чередование культур на полях осознанно применялось человеком с момента зарождения примитивных систем земледелия, неся в основе своей уровень познания, основанный на практическом опыте [1].

В современных условиях земледелия севооборот представляет агроэкосистему с научно и экономически обоснованным составом чередующейся флоры и фауны на определённой территории. Севооборот является основой сбалансированности круговорота веществ и энергии, обеспечивающих регуляцию, восстановление и устойчивость экосистем, системы обработки почвы, удобрений и

защиты растений. Он позволяет оптимизировать условия возделывания культур при современных средствах интенсификации земледелия, снижая возможное негативное влияние на почву, атмосферу и грунтовые воды, оказывая положительное влияние на количество и качество сельскохозяйственной продукции. Важно отметить, что выполняя вышеперечисленные функции, севооборот по своей сути является основой применяемой системы земледелия, не требующей дополнительных финансовых вложений для создания экологически благоприятных условий землепользования [2—4].

Оренбургская область входит в число засушливых регионов в России с максимально выраженными климатическими рисками значительных

недоборов урожайности. Недостаточные условия увлажнения с повышенной ветровой активностью, резко выраженным дефицитом влажности воздуха, обусловленным господством высоких летних температур, ограниченными атмосферными осадками являются наиболее важной особенностью богарного земледелия в регионе [5, 6].

Всестороннее изучение многообразия условий высокопродуктивного земледелия свидетельствует о большой значимости биологических факторов, уменьшающих величину разомкнутости круговорота веществ и энергии в агроценозах. Состав и чередование культур в севооборотах на принципах плодосмена, а также использование нетоварной части урожая и сидератов в качестве удобрений, максимально используя при этом симбиотическую и ассоциативную азотофиксацию, согласно данным многочисленных исследователей являются наиболее важными и доступными факторами био-логизации земледелия [4, 7, 8].

Материал и методы исследования. Объектом исследования являлись звенья севооборотов, в состав которых входили культуры, различающиеся по биологическим признакам и хозяйственному использованию, с разными сроками посева и уборки, системой удобрений, обработки почвы и различными приёмами накопления органического вещества в почве (табл. 1). Способы основной обработки почвы включали вспашку с оборотом пласта на глубину 28—30 см под первые культуры, 23—25 см — вторые, 25—27 см — третьи и 20—22 см — четвёртые культуры севооборота. Оценка продуктивности отдельных культур и звеньев севооборотов осуществлялась как по урожайности натуральной продукции и выходом сухого вещества, так и по сбору кормовых единиц и переваримого протеина.

Результаты исследования. Результаты многолетнего исследования, проводимого в условиях засушливой степи Оренбуржья на южном

среднемощном карбонатном тяжелосуглинистом чернозёме, в различных звеньях севооборотов с разнообразными приёмами накопления органического вещества в почве (табл. 1), свидетельствуют о прямой зависимости агрофизических свойств почвы от воздействия погодных условий, морфологических особенностей культур и технологии их возделывания.

Весной в период посева ранних яровых культур и начала отрастания многолетних трав агрофизические свойства почвы имели оптимальные показатели. Плотность сложения в слое 0—30 см не превышала 1,16—1,18 г/см3, при общей пористости 55—53% и пористости аэрации 15—13% в условиях влажности, равной наименьшей влаго-ёмкости. Интенсивные предпосевные культивации при уменьшающейся влажности почвы вследствие испарения на фоне высоких значений температуры воздуха способствовали её уплотнению до критических значений — 1,25 г/см3 и уменьшению пористости аэрации до 11—13% к периоду посева поздних яровых культур — гречихи, проса, суданской травы летнего срока посева, в том числе и озимых зерновых по чистому пару.

В период посева поздних яровых культур оптимальная плотность почвы сохранялась в посевах многолетних трав и донника второго года жизни, её значения не превышали 1,24—1,25 г/см3.

В условиях засушливого лета происходило значительное уплотнение почвы, объёмная масса достигала 1,3—1,33 г/см3, однако после выпавших осадков происходило её разуплотнение.

Потери влаги до посева ранних яровых культур составляли в среднем 1,5 мм, продуктивные её запасы при этом не превышали 100—120 мм. К периоду посева поздних яровых потери влаги часто превышают 3 мм в сутки с сохранением продуктивной влаги в количестве 95—110 мм. В засушливые годы вероятность ухудшения агро-

1. Схема чередования культур и система удобрений

Звено севооборота, № Первые культуры Вторые культуры Третьи культуры Четвертые культуры

1 (контроль) чёрный пар (навоз 30 т/га, Р90К60) озимая рожь (солома + Ы20) просо яровая пшеница твердая (солома + Ы20)

2 занятый пар летним посевом суданской травы на сено (навоз 30 т/га, Р90К60) яровая пшеница твёрдая (солома + Ы20) просо яровая пшеница мягкая (солома + Ы20)

3 суданская трава + донник летнего посева (Р90К60) донник на зелёную массу (2-й укос на сидерат) просо яровая пшеница мягкая (солома + Ы20)

4 кукуруза на зерно (Р90К60 под кукуруз% стебли + Ы20 под пшеницу) яровая пшеница (солома + Ы20) гречиха (солома + Ы20) яровая пшеница мягкая (солома + Ы20)

5 ячмень на зерно + донник (Р90К60) донник на сено в занятом пару просо яровая пшеница мягкая (солома + Ы20)

6 ячмень + горох на зерносенаж в занятом пару (Р90К60 осенью) яровая пшеница (солома + Ы20) просо яровая пшеница мягкая (солома + Ы20)

7 ячмень + многолетние травы (Р90К60) многолетние травы 2-го года жизни многолетние травы 3-го года жизни многолетние травы 4-го года жизни

физических показателей почвы значительно возрастает, а к моменту уборки плотность слоя почвы 0—30 см может достигать 1,3—1,5 г/см3.

В результате проведения исследования установлено, что при учёте всей основной и побочной продукции самый большой сбор сухого вещества обеспечили звенья севооборота № 6 — 155,1 ц/га и № 4 - 151,3 ц/га (табл. 2).

Наибольший выход кормовых единиц имело пропашное звено (№ 4) — 128 ц/га, при использовании листостебельной массы кукурузы на кормовые цели. Далее по выходу кормовых единиц следовали звенья № 6 и № 5: ячмень + горох на зерносенаж — яровая пшеница — просо — яровая пшеница — 106,2 ц/га и ячмень на зерно + донник — донник второго года жизни — просо — яровая пшеница — 104,0 ц/га.

Самый большой выход переваримого протеина, а также кормопротеиновых единиц обеспечили звенья, включающие бобовые культуры (донник и горох).

Максимальный сбор комовых единиц среди первых культур севооборота принадлежал посевам кукурузы на зерно с использованием листостебель-ной массы — 68,6 ц/га.

Несмотря на высокую продуктивность озимой ржи общая продуктивность первого звена: черный пар — озимая рожь — просо — яровая пшеница твердая была одна из самых низких. Сбор кормовых единиц в звене составил 92,2 ц/га, переваримого

протеина — 7,3 ц/га и 83 ц/га кормопротеиновых единиц. Важной особенностью звена является высокая степень минерализации гумуса в период парования. Сбалансировать процесс возможно путём использования побочной продукции в звене в качестве удобрений, пополняя количество поступающего в почву органического вещества, однако при этом значительно снизится продуктивность и экономическая эффективность звена.

Яровая пшеница мягкая, возделываемая второй культурой в севооборотах, наиболее высокий урожай основной и побочной продукции сформировала после кукурузы, общий урожай сухого вещества составил соответственно — 26,0 и 22,3 ц/га. Азотные удобрения (20 кг/га действующего вещества), вносимые в почву для увеличения активности разложения органического вещества, поступающего с листостебельной массой кукурузы, оказывали положительное влияние на продуктивность следующих в звене культур.

Среди изучаемых звеньев севооборота наибольшую урожайность сухого вещества основной и побочной продукции яровая пшеница мягкая сформировала в звене № 4: кукуруза на зерно — яровая пшеница — гречиха — 25,4 ц/га, где ежегодно в почву совместно с минеральными удобрениями поступали растительные остатки (листостебель-ная масса кукурузы, солома яровой пшеницы и гречихи). Далее следовали звенья с оборотом пласта донника: № 5 (ячмень на зерно + донник —

2. Продуктивность звеньев севооборотов в среднем за три года, ц/га

Звено севооборота, № Вид продукции Урожайность сухого вещества Выход кормовых единиц Выход переваримого протеина Выход кормо-протеиновых единиц

1) пар чёрный - озимая рожь - просо -яровая пшеница твёрдая зерно солома всего 48,9 91,4 140,3 59,0 33,2 92,2 5,3 2,0 7,3 56,3 26,7 83,0

2) пар, занятый суданской травой -яровая пшеница твёрдая - просо -яровая пшеница мягкая зерно солома зелёная масса всего 34,7 52,4 54,0 141,1 42,8 20,8 39,2 102,8 4,3 1,3 3,7 9,3 43,2 17,4 38,2 98,8

3) суданская трава + донник -донник 2-го года жизни - просо -яровая пшеница мягкая зерно солома зелёная масса всего 19.1 35.2 80,7 135,0 21,2 17,7 59,0 97,9 I,7 1,1 8,7 II,5 19,5 14,9 73,1 107,5

4) кукуруза на зерно - яровая пшеница -гречиха - яровая пшеница мягкая зерно солома всего 50,8 100,5 151,3 77,0 51,0 128,0 5.4 3.5 8,9 66,4 41,0 107,4

5) ячмень на зерно + донник -донник 2-го года жизни - просо -яровая пшеница мягкая зерно солома зелёная масса всего 33,1 54,8 53,3 141,2 39,2 25,8 39,0 104,0 3,2 1,6 8,4 13,2 36.2 21,0 62.3 119,5

6) ячмень + горох - яровая пшеница -просо - яровая пшеница мягкая зерно солома зелёная масса всего 29,6 49,4 76,1 155,1 35,9 21,1 49,2 106,2 3,3 1,3 8,3 12,9 34,5 17,5 66,5 118,5

7) ячмень + многолетние травы -многолетние травы 2-го года жизни -многолетние травы 3-го года жизни -многолетние травы 4-го года жизни зелёная масса 118,1 79,63 15,74 118,8

донник на сено в занятом пару — просо), а также № 3 (суданская трава + донник — донник на зелёную массу, 2-й укос на сидерат), в которых урожайность яровой пшеницы мягкой составляла соответственно 21,8 и 21,4 ц/га. Продуктивность яровой пшеницы в звеньях с занятым паром была ниже, чем в пропашном и звеньях с оборотом донника. Урожайность сухого вещества её основной и побочной продукции в звеньях севооборота № 2 и № 6 составляла 19,8 и 19,3 ц/га соответственно.

Оценку культур и звеньев севооборотов в современных условиях земледелия важно осуществлять не только с учётом потенциальной урожайности, выхода кормовых и кормопротеиновых единиц, но их влияния на количество и качество поступающего в почву органического вещества с растительными остатками и биомассой возделываемых культур, оказывающих большое воздействие на плодородие почвы.

Результаты проводимого нами исследования в изучаемых звеньях севооборотов показали, что по общему поступлению и накоплению органического вещества в почве наиболее эффективным было звено № 7 с многолетними травами (ячмень с подсевом многолетних трав — многолетние травы 2-го года жизни — многолетние травы 3-го года жизни), где в среднем за три года исследования в почву поступило свыше 270,8 ц/га абсолютно-сухого вещества пожнивно-корневых остатков.

Большое поступление общего количества органических веществ имело пропашное звено (кукуруза на зерно — яровая пшеница — гречиха — яровая пшеница), а также звено с занятым паром суданской травой и донником — донник 2-го года жизни — просо — яровая пшеница, в которых среднее за три года количество пожнивно-корне-вых остатков составляло соответственно 234,6 и 2129,4 ц/га. Паровое звено (пар чёрный — озимая рожь — просо — яровая пшеница) несмотря на внесение соломы озимой ржи и яровой пшеницы в почву уступало звену с занятым паром по общему количеству растительных остатков (190 ц/га).

Наименьшее поступление органических веществ из растительных остатков отмечалось в звене № 3 севооборота (летний посев суданской травы с донником — донник 2-го укоса — просо — яровая пшеница (181,4 ц/га), а также в звене № 5 (ячмень на зерно + донник — донник 2-го года пользования — просо — яровая пшеница (177,1 ц/га), где весь урожай надземной массы полевых культур, имея хозяйственное назначение, не использовался для внесения в почву.

Выводы. Результаты исследования свидетельствуют о высокой продуктивности севооборотов, включающих кормовые бобовые и зернобобовые

культуры, а также их смеси, позволяющие значительно увеличить сбор кормовых, кормопротеи-новых единиц и переваримого протеина, оказывающих положительное влияние на плодородие почвы и экологическое состояние агроценозов. Экономически привлекательным и экологически обоснованным является увеличение в структуре севооборотов площади посева кукурузы на зерно.

По количеству поступающих в почву пожнивно-корневых остатков полевые культуры расположены в следующем порядке с убывающей последовательностью: многолетние травы, суданская трава в занятом пару, донник 2-го года хозяйственного использования, озимая рожь, кукуруза на зерно, гречиха, просо, яровая пшеница твёрдая, яровая пшеница мягкая.

В целях экономической целесообразности и хозяйственной эффективности наиболее привлекательным является диверсифицированный подход к составлению севооборота с включением в структуру набора теплолюбивых и холодостойких культур с разными сроками посева и уборки, разными жизненными циклами, учитывая специализацию хозяйства, широким использованием посевов многолетних, особенно бобовых трав, и их смесей; использованием покровных сидеральных и промежуточных культур. Рекомендуется максимально использовать продукцию, не представляющую большую экономическую ценность, для пополнения органического вещества в почве (пожнивные остатки, внесение соломы и листостебельной массы культур), одновременно рационально использовать минеральные удобрения и средства защиты растений, применять технологии сберегающего земледелия.

Литература

1. Воробьёв С.А. Севообороты в специализированных хозяйствах Нечерноземья. М.: Россельхозиздат, 1982. 216 с.

2. Земледелие / С.А. Воробьев, А.Н. Каштанов, А.М. Лыков [и др.] / под ред. С.А. Воробьева. М.: Агропромиздат, 1991. 527 с.

3. Лобков В.Т. Биологизация земледелия и почвозащитный комплекс // Земледелие. 1997. № 1. С. 15.

4. Халин А.В. Продуктивность культур и накопление пожнивных и корневых остатков в различных звеньях севооборотов на южных чернозёмах Предуралья Оренбургской области: дис. ... кан,д. с.-х. наук. Оренбург, 2000. 209 с.

5. Максютов Н.А., Кремер Г.А. Сидераты защищают почву от эрозии и повышают плодородие // Земледелие. 1997. № 2. С. 58.

6. Насыров Д.К. Динамика запасов продуктивной влаги чернозёмов южных в полевых севооборотах засушливой степи Оренбургского Предуралья: дис. ... канд. с.-х. наук. Оренбург, 2005. 214 с.

7. Халин А.В. Оценка влияния культур и звеньев севооборотов на количество органического вещества, поступающего в почву с растительными остатками, на черноземах южных Оренбургской области / А.В. Халин, Ф.Г. Бакиров, Ю.М. Нестеренко [и др.] // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2016. № 1. С. 2.

8. Халин А.В. Продуктивность культур и звеньев севооборотов на южных чернозёмах Оренбуржья / А.В. Халин, Ф.Г. Бакиров, Ю.М. Нестеренко [и др.] // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2017. № 1. С. 4.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.