Роль паров в стабилизации плодородия почвы и урожайности зерновых культур в севооборотах

Роль паров в стабилизации плодородия почвы и урожайности зерновых культур в севооборотах

П.А. Постников, к.с.-х.н., Уральский НИИСХ

Основой любой системы земледелия является севооборот на пашне, увязанный со структурой и продуктивностью других сельскохозяйственных угодий [1]. К формированию севооборотов в современных условиях выдвигаются следующие основные принципы: регулирование режима органического вещества и минеральных элементов питания; поддержание удовлетворительного структурного состояния почвы; регулирование водного баланса агроценозов; регулирование фитосанитар-ного состояния почвы [2, 3].

Актуальным в этой связи является включение в севообороты сидеральных паров, бобовых и бобово-злаковых трав, возделывание промежуточных культур, что позволяет активизировать биологические факторы плодородия, сократить до минимума использование минеральных удобрений, сохраняя при этом продуктивность пашни на высоком уровне [4—8].

Цель исследований — выявить воздействие си-деральных паров в севооборотах на физические, биологические свойства тёмно-серой лесной почвы и продуктивность севооборотов.

Материалы, методы и условия. В Уральском НИИСХ с 2002 г. проводится изучение полевых севооборотов с различными видами паров. Севообороты развёрнуты во времени и пространстве и изучаются по следующим схемам: 1. Зернопа-ротравяной — чистый пар, озимая рожь, ячмень с подсевом трав, клевер 1 г.п., пшеница. 2. Зер-нопаросидеральный — сидеральный пар (рапс), пшеница, овёс, однолетние травы, поукосно рапс, ячмень. 3. Зернопаросидеральный — сидеральный пар (донник), пшеница, овёс с подсевом трав, клевер 1 г.п., ячмень+донник.

Почва опытного участка — тёмно-серая лесная тяжелосуглинистая с содержанием гумуса 4,67— 5,06%, легкогидролизуемого азота — 136—181 мг, подвижного фосфора — 206—268, обменного калия — 150—168 мг/кг почвы, сумма поглощённых оснований — 27,6—33,9 мг — экв. на 100 г почвы, рН - 4,9-5,1.

г сол ' '

Севообороты заложены на трёх фонах:

1. Без удобрений (естественный фон плодородия).

2. Минеральный — ^0Р30К30 (в среднем на 1 га севооборотной площади).

3. Органоминеральный - применение подстилочного навоза, сидератов, соломы на фоне

^24^4.

Метеоусловия в 2007—2010 гг. заметно отличались от среднемноголетних показателей. В большинстве лет исследований не происходило вос-

полнения запасов влаги в подпахотных горизонтах в послеуборочный период. В мае-июне отмечено выпадение осадков ниже нормы, к тому же они носили ливневый характер. Это отрицательно сказалось на урожайности большинства сельскохозяйственных культур, выращиваемых в севооборотах, особенно пострадали ячмень и клевер.

Результаты исследований. Определение запасов доступной влаги весной в корнеобитаемом горизонте показало, что замена чистого пара на сидеральные не ухудшала режим влажности пахотного слоя под культурами звеньев севооборотов, несмотря на её потребление сидеральными культурами в летний период. Запашка зелёной массы сидератов летом позволила повысить водоудерживающую способность тёмно-серой лесной почвы, в результате за счёт осенне-зимних осадков происходит восстановление запасов влаги.

Необходимо отметить, что при применении органических удобрений и возделывании многолетних бобовых культур в почве происходит биологическое её разуплотнение. Это благоприятно сказывается на увеличении запасов продуктивной влаги в подпахотных горизонтах. По отношению к неудобренному фону на органо-минеральном количество доступной воды в слое 0—50 см возросло на 10—15% (табл. 1).

Во всех севооборотах, за исключением зернопа-росидерального с донником, при применении различных видов органических удобрений выявлена тенденция увеличения количества агрономически ценных агрегатов. Так, содержание воздушно-сухих агрегатов диаметром от 0,25 до 10 мм под культурами севооборотов при применении удобрений возросло на 4,1—8,7% по отношению к неудобренному фону. Наилучшие показатели отмечены в зернопаросидеральном севообороте с рапсом.

Анализируя данные по плотности пахотного горизонта, можно отметить, что замена чистого пара сидеральными позволила иметь под культурами севооборотов объёмную массу на уровне 1,06— 1,16 г/см3, т.е. показатели соответствовали оптимальным значениям для тёмно-серой почвы. На естественном фоне плодородия во всех изучаемых севооборотах, где поступление растительной массы ограничено только пожнивно-корневыми остатками, этот показатель находился в пределах 1,16— 1,18 г/см3. В то же время на органо-минеральном фоне питания увеличение поступления растительной массы способствовало разуплотнению почвы в пахотном горизонте во всех изучаемых севооборотах.

Анализ данных по разложению льняных полотен свидетельствовал о том, что активность целлюлозоразлагающих бактерий во многом за-

висела от поступления растительной массы с пожнивно-корневыми остатками и органическими удобрениями в севооборотах. Так, на минеральном и органо-минеральном фонах питания процент распада льняного полотна в пахотном слое находился в пределах 24,9—35,4%. По отношению к неудобренному фону разница составила 3,6—11,5%.

Запасы минерального азота + N-NН4)

в период всходов зерновых находились в пределах 17,0—26,8 мг/кг почвы. За счёт внесения минеральных и органических удобрений наибольшее количество доступного азота выявлено на органо-минеральном фоне питания во всех изучаемых севооборотах. Аналогичная закономерность отмечена и в последующие даты отбора почвенных проб.

Результаты полевых исследований показали, что использование сидератов в севооборотах способствует дальнейшему росту урожайности зерновых культур, Так, по сравнению с зернопаротравяным севооборотом отмечена тенденция увеличения среднегодового сбора зерна яровых зерновых на 0,11-0,32 т/га.

Следует отметить, что благодаря запашке зелёной массы сидеральной культуры в паровом поле в почву дополнительно поступает в среднем на 1 га севооборотной площади около 20 кг азота, фосфора — 7,6-8,0 и калия — 22-25 кг. Поступление легкоусвояемых элементов питания позволяет поддерживать высокую продуктивность зерновых культур в севообороте даже без многолетних трав. Так, в сидеральном севообороте с рапсом средняя урожайность яровых зерновых на удобренных фонах составила 3,60—3,65 т/га, а выход зерна с 1 га севооборотной площади достиг 2,15—2,20 т (табл. 2). Максимальный выход зерна достигнут в севообороте, где наряду с использованием донника на зелёное удобрение возделывался клевер. Насыщение севооборота многолетними бобовыми культурами способствовало накоплению биологического азота, что в конечном итоге благоприятно отразилось на продуктивности яровых зерновых культур.

Наличие элементов биологизации (запашка сидератов, клевер) в севооборотах позволяет су-

1. Изменение свойств тёмно-серой лесной почвы в зависимости от системы удобрений и вида севооборотов, (0—20 см) 2007—2010 гг.

Фон питания Севооборот

Показатель зернопаротравяной зернопаро сидераль- зернопаросидераль-

с чистым паром ныи с рапсом ный с донником

Запасы продуктивной влаги в период посева, мм 1 2 45,6 44,1 46,0 46,0 45,8 45,6

(0-50 см) 3 51,0 52,8 50,6

Плотность, г/см3 1 00 о о ^ <4 ^ 1,16 1,16 1,06 1,18 1,16 1,09

(после уборки) 3

Доля почвенных частиц размером 0,25-10 мм, % (сухое просеивание) 1 2 3 70.1 71,3 75.2 68,7 73,9 77,4 73,9 71,1 73,7

Биологическая активность, % 1 2 22,4 31,8 28,8 32,4 23,0 34,2

3 29,8 35,4 34,5

Содержание минерального азота, мг/кг почвы 1 2 17,0 24,2 19,7 23,7 19,9 24,8

(в фазе полных всходов) 3 26,0 25,8 26,8

Примечание: 1. Без удобрений; 2. М30Р30К30; 3. М24Р24К24+навоз, сидераты, солома. Аналогично в последующих таблицах

2. Урожайность зерновых культур и выход зерна в зависимости от вида севооборота

и системы удобрений, 2007—2010 гг.

Севооборот Фон питания Среднегодовая урожайность зерновых за ротацию, т/га Выход зерна с 1 га севооборотной площади Окупаемость 1 кг д. в., кг зерна

Зернопаротравяной с чистым паром 1 2 3 2,29 3,49 3,55 1,37 2,05 2,03 13,3 7,8

Зернопаро сидеральный с рапсом 1 2 3 2,31 3,60 3,65 1,39 2,20 2,15 10,8 10,5

Зернопаро сидеральный с донником 1 2 3 2,42 3,82 3,87 1,42 2,26 2,30 14,6 13,2

НСР05 для фонов питания НСР05 для севооборотов 0,94 0,21

3. Продуктивность севооборотов, 2007—2010 гг.

Выход продукции с 1 га севооборотной площади*

Севооборот Фон питания сухого вещества, т кормовых единиц, тыс. протеина, кг

Зернопаротравяной с чистым паром 1 2 3 2,27 2,89 3,01 2,61 3,41 3,35 264 323 335

Зернопаро сидеральный с рапсом 1 2 3 2,38 3,72 3,69 2,29 3,64 3,63 227 368 374

Зернопаро сидеральный с донником 1 2 3 2,71 3,68 3,71 3,05 3,91 4,02 334 403 415

НСР05 для фонов питания 0,67 0,43 38,1

НСР05 для севооборотов F05 < F 05 теор.

Примечание: * без учёта побочной продукции

щественно повысить окупаемость 1 кг д. в. питательных элементов, она в зернопаросидеральных севооборотах находится на уровне 10,4—14,6 кг зерна. Эти показатели заметно превосходят навозно-минеральную систему удобрений, применяемую в зернопаротравяном севообороте.

Оценивая по продуктивности севообороты, можно сказать, что зернопаротравяной севооборот с чистым паром заметно уступал по продуктивности пашни зернопаросидеральному с донником. В данном севообороте за счёт более высокой урожайности зелёной массы с клевера стало возможным получение сбора кормовых единиц на удобренных фонах на уровне 3,91—4,02 тыс. (табл. 3). Аналогичная тенденция отмечена по выходу переваримого протеина с урожаем сельскохозяйственных культур. Зернопаросидеральный севооборот с рапсом (без многолетних трав) по сбору корм. ед. и протеина с урожаем культур занимал промежуточное положение.

Выводы. 1. Влагообеспеченность почвы в слое 0—50 см в среднем по севооборотам независимо от фона питания находилась на уровне 44,1—52,8 мм, т.е. она в годы наблюдений соответствовала неудовлетворительным условиям увлажнения. Наибольшие запасы влаги в период посева выявлены под культурами севооборотов на органо-минеральном фоне.

2. Применение органических удобрений в севооборотах способствовало улучшению агрофизических и биологических свойств тёмно-серой почвы по отношению к естественному фону, а именно плотность уменьшилась на 0,08—0,10 г/см3,

количество наиболее агрономически ценных комочков увеличилось на 4,1—8,7%, а ее биологическая активность возросла на 6,8—11,5%.

3. Максимальный сбор зерна на 1 га севооборотной площади за ротацию обеспечили севообороты с сидеральными парами. По выходу кормовых единиц и переваримого протеина на удобренных фонах питания имел заметное преимущество зернопаросидеральный с донником. Использование сидератов и соломы в качестве удобрения повысило окупаемость 1 кг д.в. на 2,7—5,4 кг зерна по сравнению с органо-минеральной системой удобрения с подстилочным навозом.

Литература

1. Мельцаев И.Г., Шрамко Н.В. Экологизация земледелия в Верхневолжье / под общ. ред. В.Ф. Мальцева. Иваново, 2006. 294 с.

2. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. М.: Колос, 1996. 354 с.

3. Каштанов А.Н. Место и роль севооборотов в адаптивно-ландшафтном земледелии // Севооборот в современном земледелии / под ред. В.Г. Лошакова. М.: МСХА, 2004.

4. Лошаков В.Г. Севооборот — основополагающее звено современных систем земледелия // Вестник РАСХН. 2005. № 6. С. 23-26.

5. Косолапова А.А., Попова С.И., Михайлова Л.А. и др. Агроэкологическая роль полевых севооборотов в условиях опольных ландшафтов Предуралья // Аграрный вестник Урала. 2012. № 2. С. 7-9.

6. Соснина И.Д. Влияние парозанимающих культур, севооборота и фона питания на баланс гумуса и трансформацию органического вещества в дерново-подзолистой почве Предуралья // Аграрный вестник Урала. 2012. № 9. С. 8-9.

7. Кузьминых А.Н. Сидераты — важный резерв сохранения плодородия почвы // Земледелие. 2011. № 6. С. 41.

8. Максютов Н.А., Скороходов Ю.В., Митрофанов Д.В. Агроэкологическая оценка чистых, почвозащитных и сиде-ральных паров под яровую пшеницу на чернозёмах южных оренбургского Предуралья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2012. № 5 (37). С. 56-58.