CC BY
96
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗЕМЛИ И СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
001: 10.24411/0044-3913-2019-10201 УДК 631.452: 631.51: 631.582: 631.82: 631.86
Воспроизводство плодородия почв, продуктивность и энергетическая эффективность севооборотов
A. П. КАРАБУТОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник (e-mail: [email protected])
B.Д. СОЛОВИЧЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук, зав. лабораторией (e-mail: [email protected]) В.В. НИКИТИН, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail: [email protected]) Е.В. НАВОЛЬНЕВА, научный сотрудник
Белгородский федеральный аграрный научный центр РАН, ул. Октябрьская, 58, Белгород, 308001, Российская Федерация
В 1987 г. в Белгородском аграрном научном центре заложен длительный стационарный полевой опыт по изучению влияния различных севооборотов, способов основной обработки почвы и удобрений на плодородие почвы, продуктивность сельскохозяйственных культур и их биоэнергетическую эффективность. Севообороты пятипольные с различной структурой посевных площадей. Применяли три способа основной обработки почвы: вспашка, безотвальная и минимальная обработки. Изучали раздельное и совместное внесение различных доз минеральных и органических удобрений. За пять ротаций наибольшую продуктивность показал зернопаропропашной севооборот, по сравнению с другими севооборотами, на 0,40...0,69 тыс. зерн. ед./га. Основное влияние на продуктивность культур оказали минеральные удобрения (66 %) и навоз (19 %). Наибольшее воздействие на содержание гумуса в почве оказывали структура посевных площадей севооборота (63 %) и навоз (28 %). Насыщение пропашными культурами сопровождалось снижением содержания органического вещества в почве. Зернотравянопропашной севооборот обеспечил повышение содержания гумуса, по сравнению с зерно-паропропашным, на 0,45 %. Минеральные удобрения способствовали повышению содержания гумуса в почве в зернотра-вянопропашном севообороте, снижению темпов дегумификации в зернопропашном
и усилению её в зернопаропропашном се -вообороте, а совместное применение ЫРК с навозом обеспечивало стабилизацию и повышение содержания гумуса в почве. В среднем за пять ротаций самый высокий энергетический коэффициент в опыте был отмечен в зернотравянопропашном севообороте (4,7), несколько меньший (4,0) - в севообороте с чистым паром и минимальный (3,7) - в зернопропашном. Более интенсивная отвальная обработка (вспашка) увеличивала энергетические затраты, но их компенсировала прибавка урожаев культур. Максимальный биоэнергетический коэффициент отмечен при совместном внесении в севооборотах минеральных удобрений в одинарных дозах (Ы42 62Р62К62)нафоне 16 т/га севооборотной площади навоза.
Ключевые слова: биологизация, продуктивность, плодородие, севооборот, обработка почвы, удобрения, биоэнергетическая эффективность, биоэнергетический коэффициент.
Для цитирования: Воспроизводство плодородия почв, продуктивность и энергетическая эффективность севооборотов / А. П. Карабугов, В.Д. Соловиченко, В. В. Никитин и др. // Земледелие. 2019. №2. С. 3-7. ЭО!: 10.24411/0044-3913-2019-10201.
В последние годы тема биологи-зации земледелия стала популярной на различных агропромышленных форумах, в печатных изданиях и агрономических дискуссиях. Главные составляющие повышенного внимания к этому вопросу - текущие проблемы земледелия, выражающиеся в негативных тенденциях в агроэкологии, снижении плодородия почв, необходимости ресурсосбережения и роста урожайности сельскохозяйственных культур.
Искомые резервы ресурсосбережения - снижение затрат на операции по механической обработке почвы, на которые приходится до 35...40 % энергии, затрачиваемой в полевом цикле возделывания культур [1].
Основные направления биоло-гизации земледелия - повышение
плодородия почв; производство безопасной продукции растениеводства; внесение в почву органических удобрений, втом числе животноводческих отходов, пожнивных остатков, сидератов; биологические методы защиты растений и использование энергосберегающих технологий обработки почв [2].
Результаты многих исследований свидетельствуют о снижении продуктивности пашни при переходе к менее энергоёмким минимальным или нулевым обработкам [3, 4, 5]. Основными причинами таких негативных последствий, наряду с другими, считают увеличение засоренности посевов, заболеваемости сельскохозяйственных культур, ухудшение питательного и водно-воздушного режимов почв.
Особого внимания требует поверхностное или неглубокое внесение минеральных удобрений при минимизации обработки почвы для обеспечения растений элементами питания в условиях недостаточного увлажнения. Опыты показали, что при вспашке 15 % минеральных удобрений находятся в слое 0...10 см, 38%-вслое 10...20см, 47%-вслое 20...30 см; а при бесплужной обработке - соответственно 55, 31, 14 % [5]. При этом даже у зерновых культур с их мочковатой корневой системой по вспашке 38 % корней находится в слое 0...10 см, 17 % - глубже 30 см, а при поверхностной обработке - соответственно 49 и10 % [6].
В аспекте биологизации земледелия довольно существенно влияние минеральных удобрений на экологию. В. Г. Минеев (1993) сгруппировал основные причины роста различных издержек (в том числе экологических) при использовании минеральных удобрений. Среди них несовершенство технологии транспортировки, хранения, смешивания и внесения удобрений; отсутствие научного подхода к их применению; водная эрозия и дефляция верхнего слоя почвы; неудовлетворительные ы физико-химические свойства мине- о ральных удобрений. В то же время | применение минеральных удобре- ^ ний с соблюдением научных норм ® и нормативов агрономически обо- 5 сновано, не ухудшает экологические 2 параметры агроценоза и качество его ™ продукции [7,8]. м
В системе питания растений име- ® ется значительный резерв для биоло- <о
биологизированых элементов земледелия, повышающих плодородие почв, продуктивность культур и их биоэнергетическую эффективность [11].
Цель наших исследований - определить влияние факторов интенсификации и биологизации земледелия на воспроизводство плодородия почвы и биоэнергетические показатели возделывания сельскохозяйственных культур.
Работу проводили в Белгородском ФАНЦ РАН в длительном стационарном полевом опыте, заложенном в 1987 г. на чернозёме типичном среднемощном малогумусном тяжелосуглинистом на лёссовидном суглинке с содержанием в пахотном слое 5,1.. .5,3 % гумуса, 52.. .58 мг/кг подвижного фосфора и 95.. .105 мг/кг калия, с рНсол - 5,8...6,4 [12].
Схема опыта предусматривала изучение следующих вариантов:
севооборот и насыщенность его пропашными культурами (фактор А) -зернотравянопропашной (ЗТП), 20 % (озимая пшеница - сахарная свекла -ячмень + эспарцет песчаный - травы 1 г.п. -травы 2 т.п.); зернопропашной (ЗП), 40 % (озимая пшеница - сахарная свекла - ячмень - кукуруза на силос - горох); зернопаропропашной (ЗПП), 60% (озимая пшеница-сахарная свекла - кукуруза на силос - кукуруза на зерно - чистый пар);
способ основной обработки почвы (фактор В) - отвальная (О); безот-
Результаты статистической обработки свидетельствуют о достоверном влиянии структуры севооборота, способов основной обработки почвы и удобрений на продуктивность выращиваемых культур на 95 %-ном уровне вероятности. Наибольшее долевое участие изучаемых факторов в формировании продуктивности культур отмечено в севооборотах при внесении удобрений, особенно минеральных. Среди взаимодействия факторов достоверным оказалось взаимодействие севооборота и минеральных удобрений, а также органических и минеральныхудобрений. Среди оцениваемых факторов наибольшее влияние (^ = 0,74), долевое участие (66,5 %) на продуктивность севооборотов оказало применение минеральныхудобрений. Однако в перспективе их воздействие будет ослабевать в связи с увеличением плодородия почвы при биологизации земледелия (рост содержания органического вещества, улучшение структуры, уменьшение плотности сложения, повышение внутрипоч-венной водопроницаемости и, как следствие, более высокие запасы продуктивной влаги в период вегетации культур, что положительно скажется на их развитии и формировании урожая). Кроме того, продуктивность севооборотов на 19 % обусловлена внесением навоза и на 13 % насыщением пропашными культурами (табл. 1).
1. Результаты дисперсионного анализа влияния факторов на продуктивностьсевооборотов, 1987-2016 гг.
Фактор Критерий Фишера Корреляция, п Долевое участие, %
Р. I ^
А 27,56 5,14 0,36 12,84
В 15,75 3,55 0,08 0,79
С 215,00 3,17 0,39 19,24
Р 2829,87 3,05 0,74 66,50
АР 3,06 2,43 0,06 0,14
СР 4,87 2,43 0,06 0,23
гизации и ресурсосбережения путем вовлечения в биохимический (малый) круговорот биологического азота, что возможно в основном благодаря фиксации молекулярного азота сим-биотическими бактериями бобовых культур. Однолетние бобовые вовлекают в биологический круговорот до 100, а многолетние бобовые травы -до 300 кг/га азота, причем 1/3 его часть остается в почве после уборки урожая; коэффициентазотфиксации составляет 50.. .80 % [7].
Важнейшие факторы биологизации земледелия и повышения плодородия почвы - содержание органического вещества, его динамика в почве, прежде всего, трансформация в гумус. Почвы ЦентральноЧерноземной зоны (ЦЧЗ) за 100 лет потеряли 30...50 % гумуса от исходных запасов. С 1950 по 1981 гг. по ЦЧЗ среднегодовая убыль гумуса в пахотном слое составляла около 1 т/га при ежегодном поступлении растительных остатков в количестве 2,8...3,0 т/га, что соответствует образованию менее 0,5 т/га гумуса. Снижение содержания гумуса в пахотных почвах обусловлено уменьшением поступления растительных остатков и изменением процессов их гумификации.
В связи стем, что многолетниетра-вы обогащают почву растительными остатками, оптимизация их доли в структуре пашни - непременноеусловие простого и расширенного воспроизводства плодородия черноземов. Однако в связи с тем, что травопольные севообороты менее продуктивны, чем интенсивные пропашные, в современном земледелии они менее популярны, хотя доля многолетних трав в пашне должна быть увязана в формате «плодородие - продуктивность». Принято считать, что доля бобовых трав (однолетних и многолетних) и культур (зернобобовых) должна составлять не менее 20.. .30 % от посевных площадей севооборотов [7]. Кроме насыщения бобовыми травами и культурами, увеличивающими содержание симбиотического азота и гумуса в почве, положительную роль в биологизации земледелия играет научно-обоснованное применение минеральных и органических удобрений [9, 10].
Так, в Белгородской области в 2011 г. принята программа биологизации о земледелия. Ее выполнение способен ствовало получению в течение по-££ следних 5 лет высокихурожаев зерно-си выхкультур (4,4...4,9т/га) и сахарной | свёклы (40,0 т/га и более). ^ Постоянно меняющийся паритет ® цен на ресурсы и сельскохозяйствен-5 ную продукцию также стимулирует $ распространение в земледелии ЦЧР
вальная плугом без отвалов (Б); минимальная дискатором (М);
органические удобрения (фактор С) - без удобрений (0); навоз, 40 т/га (1); навоз, 80т/га(2);
минеральные удобрения (фактор О) - без удобрений (0); одинарная (1М42Р62К62- зернотравянопропашной, 1М62Р621М62 - зернопропашной, 1М52Р62К62 - зернопаропропашной севооборот) доза (1); двойная (1М84Р124К124 - зернотравянопропашной, Ы124Р1241М124 - зернопропашной, Ы104Р124К124 - зернопаропропашной севооборот) доза (2).
Навоз вносили один разза ротацию под сахарную свёклу.
Биоэнергетическую эффективность возделывания сельскохозяйственных культур оценивали по методике Всероссийского НИИ земледелия и защиты почв отэрозии [13].
В среднем за пять ротаций без применения удобрений продуктивность зернопаропропашного севооборота была на 0,40 тыс. зерн. ед./га выше, чем зернопропашного, и на 0,69 тыс. зерн. ед./га, чем зернотравянопро-пашного(табл. 2). Нафонемаксималь-ных в опыте доз внесения удобрений различия по величине этого показателя севооборотов усиливались, преимущество зернопаропропашного севооборота перед зернопропашным и зернотравянопропашным достигало в среднем 0,99 тыс. зерн. ед./га, что объясняется, прежде всего, высокой долей в этом севообороте пропашных культур, отличающихся большей продуктивностью и отзывчивостью на улучшение агрофона.
Вспашка на неудобренных фонах обеспечивала повышение продуктивности севооборотов, относительно
2. Продуктивность севооборотов в зависимости от насыщенности их пропашными культурами, способа основной обработки почвы и применения органиче-скихи минеральныхудобрений, тыс. зерн. ед./га, 1987-2016 гг.
Севооборот (фактор А) Обработка (фактор В) Навоз (фактор С) Минеральные удобрения (фактор Р) Среднее
0 I 1 I 2
ЗТП О 0 3,57 5,03 5,73 4,78
1 4,26 5,52 6,10 5,29
2 4,73 6,01 6,80 5,85
среднее 4,19 5,52 6,21 5,31
Б 0 3,54 4,94 5,66 4,71
1 4,24 5,40 6,03 5,22
2 4,89 5,96 6,66 5,84
среднее 4,22 5,43 6,12 5,26
М 0 3,54 5,12 5,52 4,73
1 4,13 5,33 5,90 5,12
2 4,64 5,96 6,65 5,75
среднее 4,10 5,47 6,02 5,20
среднее 0 3,55 5,03 5,64 4,74
1 4,21 5,42 6,01 5,21
2 4,75 5,98 6,70 5,81
среднее 4,17 5,47 6,12 5,25
ЗП О 0 3,99 5,55 6,29 5,28
1 4,73 6,13 6,74 5,87
2 5,23 6,73 7,41 6,46
среднее 4,65 6,14 6,81 5,87
Б 0 3,82 5,47 6,30 5,20
1 4,71 6,10 6,85 5,89
2 5,15 6,74 7,41 6,43
среднее 4,56 6,10 6,85 5,84
М 0 3,72 5,38 6,10 5,07
1 4,56 5,96 6,60 5,71
2 5,07 6,48 7,16 6,24
среднее 4,45 5,94 6,62 5,67
среднее 0 3,84 5,47 6,23 5,18
1 4,67 6,06 6,73 5,82
2 5,15 6,65 7,33 6,38
среднее 4,55 6,06 6,76 5,79
ЗПП О 0 4,31 6,06 6,94 5,77
1 5,15 6,77 7,47 6,46
2 5,73 7,38 8,25 7,12
среднее 5,06 6,74 7,55 6,45
Б 0 4,32 5,99 6,84 5,72
1 5,14 6,58 7,29 6,34
2 5,72 7,28 7,99 7,00
среднее 5,06 6,62 7,37 6,35
М 0 4,08 5,76 6,68 5,51
1 5,10 6,49 7,18 6,26
2 5,55 7,04 7,76 6,78
среднее 4,91 6,43 7,21 6,18
среднее 0 4,24 5,94 6,82 5,66
1 5,13 6,61 7,31 6,35
2 5,67 7,23 8,00 6,97
среднее 5,01 6,59 7,38 6,33
Среднее О 0 3,96 5,55 6,32 5,27
1 4,71 6,14 6,77 5,87
2 5,23 6,71 7,49 6,47
среднее 4,63 6,13 6,86 5,87
Б 0 3,89 5,47 6,27 5,21
1 4,70 6,03 6,72 5,82
2 5,25 6,66 7,35 6,42
среднее 4,61 6,05 6,78 5,82
М 0 3,78 5,42 6,10 5,10
1 4,60 5,93 6,56 5,69
2 5,09 6,49 7,19 6,26
среднее 4,49 5,95 6,62 5,68
среднее 0 3,88 5,48 6,23 5,19
1 4,67 6,03 6,68 5,79
2 5,19 6,62 7,34 6,38
среднее 4,58 6,04 6,75 5,79
НСР для факторов: А - 0,32; В -0,19; С -0,11;0 - 0,06.
минимальной обработки почвы, в среднем на 0,18 тыс. зерн. ед./га. На фоне минеральных удобрений преимущество вспашки усиливалось и при двойных дозах их внесения совместно с навозом разница возрастала до 0,3 тыс. зерн. ед./га.
Применение удобрений обеспечивало большее увеличение продуктивности севооборотов, причем,тем сильнее, чем выше доза их внесения.
Так, использование навоза повышало выход продукции в севооборотах в среднем на 0,79...1,31, а минераль-
3. Результаты дисперсионного анализа влияния факторов на содержание гумуса в слое 0...30 см чернозёматипичного, 2012-2016 гг.
ных удобрений на 1,60...2,35 тыс. зерн. ед./га, по отношению к фонам без удобрений. Совместное применение органических и минеральных удобрений в наибольшей степени способствовало изменению продуктивности севооборотов, возраставшей на 2,15...3,46тыс. зерн. ед./га.
При анализе результатов статистической оценки влияния изучаемых факторов на один из основных показателей почвенного плодородия - содержание гумуса - установлено, что севооборот и удобрения, в отличие от способов основной обработки, достоверно влияют на величину этого показателя. При этом с содержанием гумуса в почве установлена положительная сильная связь = 0,70) насыщенности севооборота пропашными культурами и средняя = 0,54) - доз внесения навоза. Соответственно наибольшее влияние на содержание гумуса в почве отмечено для факторов «севооборот» (63 %) и «органические удобрения» (28 %), тогда как суммарная доля влияния способов обработки почвы и минеральныхудобрений на величину этого показателя составляла около 8 % (табл. 3).
На неудобренных фонах зернотра-вянопропашной севооборот обеспечивал увеличение содержание гумуса в слое почвы 0...30 см на 0,46 %, по сравнению с зернопаропропашным севооборотом, а при внесении минеральных удобрений в двойных дозах преимущество севооборота с многолетними травами составляло 0,67 % (табл. 4).
Усиление положительного действия севооборота с многолетними травами при внесении минеральныхудобрений объясняется изменением содержания гумуса за длительный период. Так, за 25 лет двойные дозы минеральных удобрений обеспечили повышение содержания гумуса в почве в севообороте с многолетними травами и снижение интенсивности дегумификации в зер-нопропашном, а в севообороте с чистым паром это привело кувеличению потерь гумуса. Следует предположить, что повышенный уровень минерального питания, снижениезасорённости посевов, увеличение влагообеспеченности в поле с чистым паром, зафиксированные экспериментально в зернопа-ропропашном севообороте, создают благоприятные условия для развития почвенной биоты и доминирования процессов минерализации.
Фактор Критерий Фишера Корреляция, Л Долевое участие, %
А* 6,3 5,1 0,70 63,3
В 2,8 3,6 0,19 4,2
С 41,4 3,2 0,54 28,2
Р 8,6 3,1 0,15 4,1
и
ф
з
ь
ф
]э
Ф
ь
Ф
ГО
го о
(О
4. Содержание гумуса в зависимости от вида севооборота, способа обработки почвы и применения органическихи минеральныхудобрений в пятой ротации вслое0...30см, %кмассе, 2012-2016 гг.
Севооборот (фактор А) Обработка (фактор В) Навоз (фактор С) Минеральные удобрения (фактор Р) Среднее
0 I 1 I 2
ЗТП О 0 5,41 5,54 5,64 5,53
1 5,56 5,69 5,78 5,68
2 5,69 5,82 5,91 5,81
среднее 5,55 5,68 5,78 5,67
Б 0 5,46 5,59 5,69 5,58
1 5,61 5,73 5,83 5,72
2 5,74 5,86 5,96 5,85
среднее 5,60 5,73 5,83 5,72
М 0 5,51 5,64 5,74 5,63
1 5,66 5,78 5,88 5,77
2 5,79 5,91 6,01 5,90
среднее 5,65 5,78 5,88 5,77
среднее 0 5,46 5,59 5,69 5,58
1 5,61 5,73 5,83 5,72
2 5,74 5,86 5,96 5,85
среднее 5,60 5,73 5,83 5,72
ЗП О 0 5,10 5,16 5,17 5,14
1 5,43 5,49 5,50 5,47
2 5,47 5,53 5,54 5,51
среднее 5,33 5,39 5,40 5,38
Б 0 5,16 5,22 5,23 5,20
1 5,49 5,55 5,56 5,53
2 5,53 5,59 5,61 5,58
среднее 5,39 5,45 5,47 5,44
М 0 5,20 5,26 5,28 5,25
1 5,53 5,59 5,60 5,57
2 5,58 5,63 5,63 5,61
среднее 5,44 5,49 5,50 5,48
среднее 0 5,15 5,21 5,23 5,20
1 5,48 5,54 5,55 5,53
2 5,53 5,58 5,59 5,57
среднее 5,39 5,45 5,46 5,43
ЗПП О 0 4,95 5,01 4,97 4,98
1 5,31 5,37 5,33 5,34
2 5,39 5,44 5,40 5,41
среднее 5,22 5,27 5,23 5,24
Б 0 5,01 5,07 5,03 5,04
1 5,37 5,43 5,39 5,40
2 5,45 5,50 5,46 5,47
среднее 5,28 5,33 5,29 5,30
М 0 5,08 5,14 5,10 5,11
1 5,44 5,49 5,45 5,46
2 5,51 5,57 5,53 5,54
среднее 5,34 5,40 5,36 5,37
среднее 0 5,01 5,07 5,03 5,04
1 5,37 5,43 5,39 5,40
2 5,45 5,50 5,46 5,47
среднее 5,28 5,34 5,30 5,30
Среднее О 0 5,15 5,24 5,26 5,22
1 5,43 5,52 5,54 5,50
2 5,52 5,60 5,62 5,58
среднее 5,37 5,45 5,47 5,43
Б 0 5,21 5,29 5,32 5,27
1 5,49 5,57 5,59 5,55
2 5,57 5,65 5,68 5,63
среднее 5,42 5,50 5,53 5,49
М 0 5,26 5,35 5,37 5,33
1 5,54 5,62 5,64 5,60
2 5,63 5,70 5,72 5,68
среднее 5,48 5,56 5,58 5,54
среднее 0 5,21 5,29 5,32 5,27
1 5,49 5,57 5,59 5,55
2 5,57 5,65 5,67 5,63
среднее 5,42 5,50 5,53 5,48
О НСР05для факторов: А -0,29; В-0,09; С-0,03; 0-0,05. СЧ
Применение навоза увеличивало о содержание гумуса во всех севообо-| ротах на 0,28. ..0,36 %, по отношению к фону без удобрений. Совместное ® внесение минеральных удобрений и 5 навоза в наибольшей степени спо-$ собствовало накоплению гумуса в
почве, в таких вариантах его содержание было на 0,36...0,46 % выше, чем в контроле, хотя удвоение доз минеральных удобрений в комбинации с навозом не приводили кдосто-верным изменениям величины этого показателя.
По биоэнергетической эффективности различия между севооборотами менее значительны. Наибольший в опыте выход энергии обеспечивал зернотравянопропашной севооборот (82,4 ГДж/га), несколько меньше он был в зернопаропропашном (79,9 ГДж/га) и зернопропашном (78,3 ГДж/га) севооборотах (табл. 5).
Самый высокий выход энергии в среднем потрем севооборотам, как и в каждом по отдельности, отмечен на фоне отвальной вспашки. В среднем по всем фонам чистая энергия в урожае сельскохозяйственных культур по вспашке составила 81,7 ГДж/га, по безотвальной обработке - 80,4 ГДж/га, по минимальной - 78,4 ГДж/га.
Применение минеральныхудобрений и навоза обеспечивало увеличение выхода чистой энергии с гектара, тем большее, чем выше были дозы внесения, и в соответствии с изменениями продуктивности севооборотов. Максимальный в опыте выход энергии (101,2 ГДж/га) отмечен при совместном внесении двойных доз навоза и минеральныхудобрений.
Наибольшая величина биоэнергетического коэффициента, учитывающего не только выход энергии с 1 га в виде урожая и накопления органического вещества, но и её затраты при возделывании сельскохозяйственных культур, установлена для зернотравянопропашного севооборота (4,7). В других севооборотах он был равен 3,7...4,0. Коэффициент биоэнергетической эффективности в среднем был одинаковым по способам основной обработки почвы. Применениеудобренийувеличивало биоэнергетическую эффективность, причём действие навоза и минеральныхудобрений оказалось примерно одинаковым (коэффициент равен 4,0...4,1). Максимальная в опыте биоэнергетическая эффективность (4,4) отмечена при совместном применении одинарных доз минеральных удобрений и двойных доз навоза.
Таким образом, наибольшая продуктивность в нашем эксперименте отмечена для зернопаропропашного севооборота, включающего в свою структуру максимальное количество полей интенсивных культур, а наивысшая биоэнергетическая эффективность и способность кувеличению содержания гумуса в почве-для зернотравянопропашного севооборота. Среди способов обработки почвы вспашка обеспечивала более высокую продуктивность севооборотов, чем минимальная обработка, а по биоэнергетическим эффективности и способности накапливать гумус в почве все варианты были равнозначными.
5. Влияние вида севооборотов и способов основной обработки почвы на биоэнергетическую эффективность применения удобрений, 1987-2016 гг.
Удобрение, доза Севооборот Способ обработки почвы Среднее
Навоз | NPK ЗТП I зп I ЗПП О I Б I М
0 0 57,2 Выход 52,0 энергии, ГДж/га 54,3 55,8 54,9 52,8 54,5
0 1 77,4 74,0 75,2 77,1 75,8 73,8 75,6
0 2 88,6 84,4 85,9 87,8 86,7 84,4 86,3
1 0 67,5 62,9 65,0 65,9 65,5 64,1 65,1
1 1 85,0 82,1 83,4 85,4 83,2 81,8 83,5
1 2 94,6 90,8 92,3 94,0 93,1 90,8 92,6
2 0 74,0 69,4 71,6 72,9 71,6 70,5 71,7
2 1 92,9 89,9 91,2 93,1 91,7 89,1 91,3
2 2 104,3 98,9 100,6 103,6 101,4 98,8 101,2
Среднее 82,4 78,3 79,9 81,7 80,4 78,4
0 0 Биоэнергетический коэффициент 4,20 3,21 3,54 3,67 3,66 3,62 3,6
0 1 4,73 3,70 3,97 4,15 4,12 4,12 4,1
0 2 4,69 3,59 3,87 4,07 4,05 4,03 4,0
1 0 4,53 3,59 3,92 3,96 4,03 4,05 4,0
1 1 4,81 3,85 4,17 4,32 4,24 4,27 4,3
1 2 4,68 3,67 3,97 4,12 4,11 4,09 4,1
2 0 4,56 3,69 4,02 4,04 4,09 4,14 4,1
2 1 4,90 3,97 4,33 4,43 4,40 4,37 4,4
2 2 4,85 3,79 4,14 4,31 4,25 4,22 4,3
Среднее 4,7 3,7 4,0 4,1 4,1 4,1
Максимальное в опыте положительное влияние на продуктивность севооборотов и биоэнергетическую эффективность оказывало совместное применение минеральных и органических удобрений. Насыщение севооборотов пропашными культурами и вспашка усиливали воздействие удобрений на их продуктивность, а сочетание минеральных удобрений и навоза улучшали положительное влияние многолетних трав на содержание гумуса в почве.
В целом в результате исследований установлено, что использование чернозёмов без включения в структуру севооборотов многолетних трав, в систему удобрения - навоза, может привести кдеградации почвенного плодородия. Для его повышения, а также решения задач по ресурсо- и энергосбережению, необходимо принимать меры по биологизации земледелия посредством включения в севооборот до20...40 % многолетнихтрав от общей площади пашни и внесения за ротацию севооборота 40...80 т/га навоза под пропашные культуры совместно с минеральными удобрениями в количестве не менее М42 62Р62К62
Литература.
1. Мареев В. Ф., Манюкова И. Г. Ресурсосберегающие способы основной обработки почвы // Агрохимический вестник. 2007. №4. С. 4-6.
2. Чекмарёв П. А., Лукин С. В. Итоги реализации программы биологизации земледелия в Белгородской области // Земледелие. 2014, № 8 С. 3-6.
3. Способы основной обработки почвы, урожай и качество зерна / Г. Н. Черкасов, Д. В. Дубовик, Е. В. Шутов и др. // Земледелие. 2011.№ 5. С. 18-19.
4. Дубовик Д. В., Чуян О. Г. К оценке ресурсного потенциала агроландшафтов
для управления урожаем сельскохозяйственных культур // Достижения науки и техники АПК. 2016. № 12. С. 43-47.
5. Волков А. И. Кириллов Н. А. Эффективность нулевой обработки почвы в полевом севообороте // Сахарная свёкла. 2018.№ 9.С. 34-37.
6. Кондратенко В. Н, Хмельницкий А. А. Какому способу основой обработки почвы отдать предпочтение // Сахарная свекла. 2002. № 12. С. 28.
7. Листопадов И. Н. Минимизация, а не упрощение // Земледелие. 2007. № 1. С.25-27.
8. Минеев В. Г., Дебрецени Б., МазурТ. Биологическое земледелие и минераль-ныеудобрения. М.: Колос, 1993. 415 с.
9. Комбинация приёмов/ В. В. Никитин, В. Д. Соловиченко, А. П. Карабутов и др. // Агробизнес. 2018. №7. С. 82-87.
10. Карабутов А. П., Уваров Г. И. Изменение агрохимических показателей чернозёма при длительном применении удобрений и обработок // Достижения науки и техники АПК. 2011.№ 7. С. 25-28.
11. Щербаков А. П., Васенев И. И. Экологические проблемы плодородия почв в Центрально-Черноземной области (к 100-летию особой экспедиции В. В.Докучаева) // Почвоведение. 1994. № 8. С. 83-96.
12. Соловиченко В. Д., Тютюнов С. И. Почвенный покров Белгородской области и его рациональное использование. Белгород: Отчий край, 2013. 371 с.
13. Методика ресурсно-экологической оценки эффективности земледелия на биоэнергетической основе / В. М. Володин, Р. Ф. Ерёмина, А. Е. Федорченко и др. Курск: ЮМЭСК, 1999. 48 с.
Reproduction of Soil Fertility, Productivity and Energy Efficiency of Crop Rotations
А. P. Karabutov,
V. D. Solonichenko, V. V. Nikitin, E. V. Navolneva
Belgorod Federal Agrarian Scientific Center of the RAS, ul. Oktyabr'skaya, 58, Belgorod, 308001, Russian Federation
Abstract. In 1987, in Belgorod Agrarian Scientific Center a long stationary field test was founded to investigate the influence of different crop rotations, tillage methods, and fertilization on soil fertility, crop productivity and their bioenergy efficiency. It was studied five-field crop rotations with a different structure of the sown area. Three tillage methods were used: ploughing, non-moldboard cultivation and minimum tillage. The separate and combined application of different doses of mineral and organic fertilizers was studied. For five rotations, the greatest productivity was shown by a grain-fallow-row crop rotation; its productivity increased by 400-690 grain unit/ha in comparison with other crop rotations. Application of mineral fertilizers and manure had the greatest influence on crop productivity, 66% and 19%, respectively. Mainly, the structure of the sown area and manure application influenced the humus content in the soil, 63% and 28%, respectively. Saturation of crop rotation with row crops significantly reduced the content of organic matter in the soil. A grain-grass-row crop rotation increased the content of humus by 0.45% compared to the grain-fallow-row crop rotation. Mineral fertilizers contributed to the increase in humus content in the grain-grass-row crop rotation, to the reduction of the rate ofdehumification in a grain-row crop rotation and its strengthening in the grain-fallow-row crop rotation; and the joint application of NPK with manure contributed to the stabilization and increase in the humus content in the soil. On average over five rotations the highest energy ratio was noted the grain-grass-row crop rotation (4.7), the lower one was in crop rotation with bare fallow(4.0) and the minimum ratio was in the grain-row crop rotation (3.7). More intensive moldboard treatment (ploughing) increased the energy consumption, but compensated them by the increase in the crop yield. The maximum bio-energetic factor was noted at the joint application of mineral fertilizers in single doses (N42-62P62K62) against the background of the application of manure in the dose of 16t/ha.
Keywords: biologization; productivity; fertility; crop rotation; soil cultivation; fertilizers; bioenergy efficiency; bioenergy coefficient.
Author Details: A. P. Karabutov, Cand. Sc. (Agr.), research fellow (e-mail: karabut. [email protected]). D. Solonichenko, D. Sc. (Agr.), head of laboratory (e-mail: [email protected]); V. V. Nikitin, W D. Sc. (Agr.), chief research fellow (e-mail: g [email protected]); E. V. Navolneva, ^ research fellow. fc
For citation: Karabutov A. P., Solon- § ichenko V. D., Nikitin V. V., Navolneva E. V. Reproduction of Soil Fertility, Productivity and z Energy Efficiency of Crop Rotations. Zemle- ® delie. 2019. No. 2. Pp. 3-7 (in Russ.). DOI: ¡^ 10.24411/0044-3913-2019-10201.
■ 5
