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

2 занятый пар летним посевом суданской травы на сено

3 суданская трава + донник летнего посева

4 кукуруза на зерно

5 ячмень на зерно + донник

6 ячмень + горох на зерносенаж в занятом пару

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.