Оптимизация полевых севооборотов в агроландшафтах Нижнего Поволжья

Оптимизация полевых севооборотов в агроландшафтах Нижнего Поволжья

В.Ю. Мисюряев, к.пед.н., Волгоградский ГАУ

Перевод аграрного природопользования на ландшафтный уровень предполагает реорганизацию искусственно созданных агрофитоценозов и прежде всего введение и освоение севооборотов нового поколения, отвечающих в наибольшей степени агроландшафтным требованиям: максимальной адаптации к конкретным почвенноклиматическим условиям, пластике рельефа и к запросам рынка зерна.

На стадии подбора культур, их чередования и правильного построения специализированных зерновых севооборотов необходимо строго учитывать следующие агроландшафтные требования:

— уровень продуктивности вводимых в севооборот культур и сортов, а также севооборота в целом должен соответствовать ресурсному потенциалу пахотных земель ландшафтного района;

— севообороты должны быть адаптированы к природным условиям территории и обеспечивать средо- и ресурсовосстановление;

— в севооборотах на ландшафтной основе такие показатели, как гидрохимический сток, баланс гумуса, МРК, суммарный сток и смыв почвы с пашни, наличие вредных объектов, не должны превышать нормативные показатели;

— должна обеспечиваться экологическая безопасность и применяться энерго- и ресурсосберегающие технологии при производстве высококачественного зерна [1].

Динамика структуры пашни и посевных площадей показывает, что за последний 30-летний период площадь пашни в Волгоградской области сократилась на 10%. Однако если площадь под зерновыми уменьшилась на 30%, то площадь под подсолнечником увеличилась почти в три раза (табл. 1).

1. Площадь обрабатываемых земель и структура посевных площадей в Волгоградской области

Год

Общая структура пашни и посевных площадей 1990

1980 1985 по системе сухого земледелия факти- чески 1995 2000 2010

Площадь земли в обработке, тыс. га 6076 6072 6045 5839 5708 5535 5599

Структура, % Площадь неиспользуемой пашни, тыс. га 16,9 24,0 24,2

Чистые пары 7,2 21,0 22,4 22,2 18,6 15,5 26,1

Зерновые культуры 64,4 44,5 50,4 45,7 40,6 27,9 34,8

из них: озимые 14,2 12,4 24,8 20,2 10,7 12,7 17,6

яровая пшеница 14,8 5,0 3,3 2,4 4,5 2,5 4,2

ячмень 30,9 21,6 10,5 14,6 17,9 8,7 8,4

овес 0,7 - 1,7 1,1 0,9 0,6 0,7

зернобобовые 0,6 1,1 2,7 0,7 0,2 0,3 0,9

крупяные 3,2 3,6 3,3 4,6 4,1 6,0 2,8

Технические культуры 6,3 6,3 6,4 7,5 7,2 9,8 9,7

из них: подсолнечник 3,6 3,5 3,6 4,3 4,8 7,0 8,7

Кормовые культуры 20,6 26,9 19,9 24,5 17,0 7,7 4,1

из них: мн. травы 3,9 3,8 10,1 4,8 3,4 2,8 2,7

Картофель, овощи, бахчи 1,2 1,1 0,8 1,3 0,9 2,0 1,1

Агроландшафтным требованиям в наибольшей степени отвечает биологизация систем сухого земледелия на основе насыщения севооборотов такими средовосстанавливающими культурами, как нут, горох и многолетние бобовые травы.

Посевная площадь этого важного средостабилизирующего компонента севооборотов сократилась за последние 30 лет с 660 тыс. га до 150 тыс. га.

Кроме того, из 5,6 млн га пашни в области ежегодно не используется 1,3—1,5 млн га (около 25%). Большинство выведенных из оборота полей и рабочих участков за 10-летний период превратились в бурьянистый перелог с истощённым почвенным покровом.

Существенные изменения в структуре использования пашни и посевных площадей привели к разбалансировке севооборотов. В результате они приобрели в основном коммерческую направленность.

Однако просматривается определённая специализация севооборотов зерновой направленности. В настоящее время они содержат меньше культур, сокращена продолжительность их ротации, увеличен средний размер поля. В результате реализации этих направлений количество полевых севооборотов сократилось в 1,5 раза, число полей в них — в 2,5 раза, а средний размер поля увеличился в 2—3 раза. По данным Волгоградской ГСХА, севообороты с двумя—тремя культурами и оптимальным насыщением их чистыми парами увеличивают продуктивность пашни по выходу зерна с единицы площади на 10—18% и снижают прямые затраты на 10—12%.

Вместе с тем существующая специализация полевых севооборотов при производстве зерна, увеличение площади паровых полей и среднего размера поля в севообороте приводят к развитию эрозионных процессов, падению плодородия почвы, ухудшению экологической обстановки в области.

Негативные проблемы системы сухого земледелия и севооборотов могут быть решены в системе агроландшафтного земледелия. Эта система основывается прежде всего на соответствии биологических требований культурных растений природным факторам агроландшафта. В этой системе, в отличие от традиционных подходов, структура посевных площадей, адаптированная к особенностям конкретного ландшафта, определяется составом культур в севообороте. Из-за большого разнообразия природных и производственных ситуаций конкретные рекомендации по структуре должны разрабатываться исходя из этих особенностей. Важно найти оптимальный уровень концентрации кормовых и зерновых культур в севооборотах, обеспечивающий максимальное использование качеств предшественников, со-

кращение затрат на транспортировку урожая объёмных кормов и поддержание положительного баланса органического вещества в почве. Только в этом случае производство продовольственной и кормовой продукции решается в единой системе более производительного использования земли.

Агроландшафтный подход не только не устраняет необходимости правильного чередования культур, но и предлагает более строгую дифференциацию земель по рельефу, почвенному плодородию, способам его восстановления и повышения [2].

Вместе с хозяйственной потребностью в определённых видах растениеводческой продукции нельзя не учитывать адаптивную способность сельскохозяйственных культур, их почвенную роль и реакцию на разную степень эродиро-ванности почв, продуктивность вида и сортов, средовосстанавливающие особенности культивируемых видов растений (влияние их на свойства почвы, интенсивность эрозии, фитосанитарные условия, экологическую ситуацию), социальноэкономические ресурсы сельскохозяйственных предприятий, особенности пахотных угодий.

В концепции развития систем сухого земледелия Волгоградской области на ландшафтноэкологической основе до 2015 г. основное назначение севооборотов — стабилизировать производство зерна, кормов, максимально защитить почву от эрозии, создать неблагоприятные условия для развития вредителей, болезней и сорняков.

В адаптивно-ландшафтных системах земледелия введение различных видов севооборотов основано на реализации принципа дифференцированного использования пашни. Чем больше пространственная неоднородность пахотных земель определённой территории, тем острее необходимость освоения не одного, а нескольких севооборотов различных видов. В связи с этим ВГСХА ведёт исследования в трёх специализированных опытах по севооборотам различной направленности. В результате проведённых исследований на тяжёлой по гранулометрическому составу каштановой и светло-каштановой почве получены следующие результаты:

— установлена эффективность насыщения севооборотов чистыми парами, в которых средостабилизирующим фактором является внесение органоминеральных удобрений;

— определено влияние использования в качестве восстановителей плодородия почвы нута, гороха, донника, многолетних трав на агрофизические свойства почвы, противоэрозионную устойчивость почвенного покрова, обеспеченность элементами минерального питания растений, интенсивность выделения СО2, гумуси-рованность пахотного слоя;

— выявлена реакция зерновых культур в зависимости от продолжительности ротации и уровня биологизации севооборотов;

— установлена урожайность современных сортов зерновых культур, продуктивность севооборотов и их биоэнергетическая эффективность.

Исследования показали, что наибольшую продуктивность пашни на каштановой почве обеспечивает трёхпольный небиологизирован-ный севооборот с 33 процентами чистого пара и четырёхпольный севооборот с внесением 40 т/га перепревшего навоза и 25 процентами чистого пара — 15,8 ц с 1 га. Однако по таким биоэнергетическим показателям, как валовая энергия фитомассы, коэффициент биоэнергетической эффективности, по удельным затратам энергии на 1 кг зерна четырёхпольный зернопаровой севооборот уступает трёхпольному парозернопропашному.

Насыщение севооборотов ресурсовосстанавливающими культурами (горох, нут, эспарцет, донник) снижает продуктивность севооборотов, но обеспечивает минимальный расход энергии на производство одной кормовой единицы (4,2—4,5 МДж) и практически обеспечивает положительный баланс органического вещества в пахотном слое каштановой почвы.

Сравнительное изучение зерновых культур при бессменном их возделывании и в системе севооборотов показало, что наиболее высокий урожай обеспечивает озимая пшеница по чёрному пару 26,4—26,6 ц/га, при бессменном возделывании её урожайность ниже на 10 ц/га и составляет 16,0 ц/га. Яровой ячмень несколько ниже по продуктивности в системе севооборота, чем озимая пшеница, — 19,2 ц/га. При бессменном возделывании этой культуры урожай ниже на 3,2 ц/га. По продуктивности яровая пшеница после паровой озими уступает озимой пшенице в 3 раза и ячменю в 2 раза. Причём эта культура имеет практически одинаковую урожайность как при бессменном возделывании, так и в системе зернопарового четырёхпольного севооборота (табл. 2).

Зерновое сорго и кукуруза формируют урожайность на уровне ячменя, а зернобобовая культура нут формирует урожайность на уровне яровой пшеницы.

Таким образом, озимая пшеница по чистому пару и яровой ячмень являются наиболее адаптированными культурами к сухостепным каштановым агроландшафтам.

Сравнительная оценка по продуктивности в виде выхода зерна с севооборотной площади различных видов севооборотов показала, что

2. Урожайность зерновых культур при бессменном возделывании и в системе различных видов полевых севооборотов, в среднем за 2001—2011 гг., ц/га

Чередование культур Способ обработки почвы

Отвальный (к) Безотвальный Мелкий

Бессменные посевы

Озимая пшеница 16,0 15,0 14,3

Яровая пшеница 8,8 7,9 8,0

Ячмень 16,0 15,9 15,8

Среднее по зерновым 13,6 12,9 12,7

Севообороты

1) Чёрный пар - - -

2) Озимая пшеница 26,6 26,5 26,6

3) Яровая пшеница 8,6 6,8 7,4

4) Ячмень 19,2 18,5 20,1

Среднее по севооборотам 18,1 17,3 18,0

1) Чёрный пар - - -

2) Озимая пшеница 25,9 27,1 27,2

3) Кукуруза н/з 16,4 14,2 16,4

4) Сорго зерновое 15,0 14,9 14,6

Среднее по севооборотам 19,1 18,7 19,4

1) Чёрный пар - - -

2) Озимая пшеница 24,6 26,3 26,0

3) Нут 7,7 6,7 7,1

4) Ячмень (яр. пшеница) 17,9 17,1 17,2

Среднее по севооборотам 16,7 16,7 16,8

1) Чёрный пар - - -

2) Озимая пшеница 26,3 26,8 26,8

3) Сорго зерновое 18,1 16,4 17,3

Среднее по севооборотам 22,2 21,5 22,1

1) Чёрный пар - - -

2) Озимая пшеница 26,2 26,0 26,1

Среднее по севооборотам 26,2 26,0 26,1

наилучшим севооборотом является парозернопропашной трёхпольный — 15,0 ц/га, на втором месте — парозерновой двухпольный — 14,5 ц/га; на третьем месте — четырёхпольный зернопаропропашной — 14,3 ц/га.

Литература

1. Плескачёв Ю.Н., Борисенко И.Б. Способы основной обработки каштановых почв Нижнего Поволжья в зернопаровом севообороте. Волгоград: Перемена, 2005. 200 с.

2. Овчинников A.C., Плескачёв Ю.Н., Гурова О.Н. Эволюция систем обработки почвы Нижнего Поволжья. Волгоград: ФГБОУ ВПО ВГСХА ИПК «Нива», 2011. 224 с.