Эффективность приемов возделывания полевых культур в севооборотах на черноземах южных

УДК 631.445.4:631.582

И. Н. Ильинская, Е. Д. Леонидов

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИЕМОВ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР В СЕВООБОРОТАХ НА ЧЕРНОЗЕМАХ ЮЖНЫХ

В статье представлены результаты исследований по эффективности комплекса приемов возделывания (систем обработки почвы и систем удобрений) на продуктивность севооборотов различных конструкций на черноземах южных Северо-Западной сельскохозяйственной зоны Ростовской области, проводимых в «Северо-Донецкой сельскохозяйственной опытной станции». Изучены минеральная и органоминеральная системы удобрений в зернопропашном и зернопаропропашном севооборотах, отличавшихся составом культур и наличием чистого пара, на фоне отвальной и безотвальной (плоскорезной) обработки почвы. Новизна исследований заключается в изучении использования органоминеральной системы удобрений при различных способах обработки почвы в севооборотах. Полевые опыты проводились в 2006-2010 гг. Учеты и наблюдения проводились по общепринятым методикам Б. А. Доспехова (1985), С. В. Астапова (1975), А. Н. Каштанова (1996), К. С. Артохина (2004), А. И. Чеботарева (1965). Анализ продуктивности севооборотов показал преимущество зернопропашного севооборота на фоне органоминеральной системы удобрений и отвальной обработки почвы. Наивысшая окупаемость удобрений прибавкой урожая в зернопропашном севообороте (3,65 кг/кг д.в.) наблюдалась при минеральной системе удобрений и отвальной обработке, в зернопаропропашном - при той же системе удобрений на фоне безотвальной обработки (4,09 кг/кг д.в.). С целью сохранения и повышения плодородия почвы рекомендуется применение органоминеральной системы удобрений нормой 160 кг/га д.в. в зернопропашном и 214 кг/га д.в. в зернопаропропашном севообороте.

Ключевые слова: эффективность, приемы возделывания, способы обработки почвы, севообороты, черноземы южные.

I. N. Il’inskaya, E. D. Leonidov

GROWING METHODS EFFICIENCY OF THE FIELD CROPS IN ROTATIONS ON SOUTHERN CHERNOZEM

The paper presents the research results on efficiency of the complex of growing methods (tillage management and fertilization) on rotation productivity on southern chernozem situated in North-West agricultural zone of Rostov region. The experiments were conducted at Severodonetskaya agricultural experimental station. Mineral and organic mineral fertilization in cereal-row crop and cereal-fallow-row crop rotations were studied. The rotations were differed from each other by the crop composition and the presence of fallow with moldboard ploughing and chisel ploughing. Novelty of research consists of study the applying of organic mineral fertilization under the different tillage methods in rotations. Field experiments were conducted in 2006-2010. Estimations and observations were made by the standard methods of B. A. Dospehov (1985), S. V. Astapov (1975), A. N. Kashtanov (1996), K. S. Artohin (2004), A. I. Chebotarev (1965). Analysis of rotation productivity showed the benefit of cereal-row crop rotation with organic mineral fertilization and moldboard ploughing. The highest recoupment from fertilizers by yield increasing (3.65 kg per kg of plant nutrient) in cereal-row crop rotation was observed under the mineral fertilization and moldboard ploughing; in cereal-fallow-row crop rotation - under the same fertilization with chisel ploughing (4.09 kg per

kg of plant nutrient). With the object of conservation and soil fertility improvement it is recommended the application of organic mineral fertilization at the rate of 160 kg per ha of plant nutrient in cereal-row crop rotation and 214 kg per ha of plant nutrient in cereal-fallow-row crop rotation.

Keywords: efficiency, growing methods, tillage methods, crop rotation, southern chernozems.

Введение. Дальнейшее повышение урожайности сельскохозяйственных культур требует совершенствования существующих и разработки новых агротехнических приемов, направленных на создание благоприятных условий для роста и развития растений, способствующих максимальной реализации потенциальной урожайности культур. Оптимизация приемов сбалансированного применения минеральных и органических удобрений при различных способах основной обработки почвы позволяет совершенствовать технологии возделывания сельскохозяйственных культур и значительно увеличить продуктивность севооборотов применительно к конкретным почвенно-климатическим условиям [1, 2].

Актуальность использования соломы в качестве удобрения определяется несколькими причинами: уменьшением запасов гумуса во всех почвенно-климатических зонах, ухудшением его качественного состава; недостаточными объемами применения органических и минеральных удобрений; предотвращением выжигания соломы, наносящего значительный вред окружающей среде; необходимостью перехода к экологическим принципам земледелия.

Для поддержания бездефицитного баланса гумуса в почве необходимо ежегодно внесение органических удобрений из расчета 9-10 т/га, однако в силу объективных причин в последние 10-15 лет использование навоза составляет менее 1 т/га. В этой ситуации для компенсации потерь гумуса необходимо использовать побочную продукцию растениеводства - солому зерновых колосовых культур, одна тонна которой эквивалентна 3,5 т навоза. В связи с этим возникла необходимость комплексного изучения влияния основных элементов системы земледелия: систем обработки

почвы и систем удобрений, на продуктивность культур в севооборотах.

Материал и методы исследований. Объект исследований - черноземы южные стационара отделения «Северо-Донецкая сельскохозяйственная опытная станция», расположенного в Северо-Западной сельскохозяйственной зоне Ростовской области с очень сильно развитой водной эрозией и слабой дефляцией почв. Предмет исследований - изучение минеральной и органоминеральной систем удобрений в зернопропашном и зернопаропропашном севооборотах, отличавшихся составом культур и наличием чистого пара, на фоне отвальной и безотвальной (плоскорезной) обработки почвы на глубину от 16-18 до 25-27 см в зависимости от культуры. Повторность опыта трехкратная, расположение вариантов - рендомизирован-ное. Площадь одной опытной делянки 0,36 га, учетная площадь - 44 м . Полевые опыты были заложены по нижеследующей схеме (таблица 1).

Таблица 1 - Схема полевых опытов на черноземах южных

Севооборот А

1 Яровой ячмень + эспарцет 1 Пар

2 Эспарцет 2 Озимая пшеница

3 Озимая пшеница 3 Кукуруза на зерно

4 Злакобобовая смесь 4 Яровой ячмень

5 Озимая пшеница 5 Г орох

6 Подсолнечник 6 Озимая пшеница

7 Просо 7 Озимая тритикале

8 Озимая пшеница 8 Подсолнечник

Способ основной обработки почвы:

Отвальная и безотвальная

Система удобрений

Без удобрений Без удобрений

Минеральная

Органоминеральная

Примечание. Нормы минеральных удобрений и побочной продукции (соломы) даны в расчете на 1 га севооборотной площади.

В статье приведены данные продуктивности севооборотов за 5 лет. Исследования по изучению эффективности приемов возделывания полевых культур в севооборотах продолжаются, полная ротация севооборотов завершится в 2013 году.

Новизна исследований заключается в том, что впервые на чернозе-

мах южных при различных способах обработки почвы в севооборотах различных конструкций изучено использование соломы с минеральными удобрениями (таблица 2).

Таблица 2 - Варианты системы удобрений в полевых севооборотах

Культура Системы удобрений

К М ОМ

Зернопропашной севооборот

Яровой ячмень + эспарцет - Р30К30 Измельченная солома 2 т/га + Р30

Эспарцет - - -

Озимая пшеница - ^оР4оК4о Измельченная солома 4 т/га + ^20Р60

Горох - Р40К30 Измельченная солома 2 т/га + Р60

Озимая пшеница - ^оРбоКбо Измельченная солома 4 т/га + ^20Р90

Подсолнечник - Р О К о Измельченная солома 2 т/га + М«Р60

Просо - N40 Измельченная солома 2 т/га + ^0

Озимая пшеница - ^2оР4оК40 Измельченная солома 4 т/га + ^50Р60

Зернопаропропашной севооборот

Пар - Р90К30 Навоз 30 т/га + Р60

Озимая пшеница - N90 Измельченная солома 4 т/га + ^20

Кукуруза на зерно - ^0Р40Кб0 Измельченная солома 4 т/га + ^0Р60

Яровой ячмень - N30 Измельченная солома 2 т/га + ^0

Горох - Р40К40 Измельченная солома 2 т/га + Р90

Озимая пшеница - ^0Р40Кб0 Измельченная солома 4 т/га + ^20Р60

Озимая тритикале - ^0Р40К40 Измельченная солома 4 т/га + ^0Р30

Подсолнечник - ^оРзо Измельченная солома 2 т/га + М«Р60

Примечание. К - контроль (без удобрений), М - минеральная система удобрений, ОМ - органоминеральная система удобрений.

Водно-физические свойства черноземов южных удовлетворительные. Плотность сложения пахотного слоя 1,0-1,2 г/см , с глубиной увеличивается до 1,5 г/см . Влажность завядания - 13,2-14,6 %. Среди поглощенных катионов преобладают катионы кальция (77-80 % от емкости поглощения). Реакция чернозема нейтральная или слабощелочная - рН составляет 6,5-7,2. Мощность гумусовых горизонтов 50-75 см, содержание гумуса в пахотном горизонте колеблется от 3,4 до 4,1 % [3].

Черноземы южные имеют относительно высокое содержание валовых форм азота (0,26 %), фосфора (0,19 %), калия (2,2 %) и при хороших условиях увлажнения формируют высокую продуктивность агроценозов.

Особенностью климата является резкая континентальность с часты-

ми суховеями летом. Зима здесь сравнительно холодная, лето - жаркое. Амплитуда средних температур июля и января 29,5 °С, среднегодовая температура воздуха +7,4 °С, сумма температур более 10 °С - 3040 °С. Среднегодовое количество осадков составляет 455 мм, в том числе за вегетационный период 287 мм [4].

Учеты и наблюдения проводились по общепринятым методикам Б. А. Доспехова, С. В. Астапова и др. [5-7].

Результаты исследований. По результатам проведенных в 20062010 гг. исследований было установлено, что продуктивность севооборотов значительно зависит от уровня питания и способов основной обработки почвы (таблица 3).

Таблица 3 - Влияние агротехнических приемов на продуктивность севооборотов на черноземах южных, ц/га зерн. ед.

Севооборот Обработка почвы Система удобрений

без удобрений минеральная система органоми- неральная система

Зернопропашной Отвальная 22,5 26,3 28,2

Безотвальная 21,2 24,3 26,5

Зернопаропропашной Отвальная 18,4 22,6 25,2

Безотвальная 17,2 21,7 24,8

НСР = 1,05 ц зерновых единиц.

При изучении влияния основной обработки почвы в зернопропашном севообороте было выявлено большее преимущество отвальной обработки почвы (6,1-8,7 %), Так, при отвальной обработке продуктивность зернопропашного севооборота повышалась на 6,1 %, а в зернопаропропашном - на 7,0 %, причем в последнем в отличие от первого севооборота степень влияния обработки снижается с повышением уровня питания растений в севообороте от 7 % на варианте без применения удобрений до 1,6 % при органоминеральной системе удобрений.

Анализ продуктивности севооборотов за этот период показал преимущество зернопропашного севооборота на фоне отвальной обработки. Установлено, что как в зернопропашном, так и в зернопаропропашном се-

вообороте наивысшую продуктивность обеспечивает органоминеральная система удобрений, что на 10-12 % больше, чем при минеральной. В среднем за годы исследованиймаксимальную продуктивность в зернопропашном севообороте обеспечивала органоминеральная система удобрений на фоне отвальной обработки (28,2 ц/га зерн. ед.).

В аналогичном варианте зернопаропропашного севооборота продуктивность снизилась на 11,9 % до 25,2 ц/га зерн. ед. В вариантах зернопропашного севооборота отвальная обработка обеспечила по сравнению с безотвальной повышение продуктивности на 6,1 % на контроле, на 8,1 % -на фоне минеральных удобрений и на 6,4 % при сочетании минеральных удобрений и соломы; в вариантах зернопаропропашного севооборота соответственно на 6,7; 9,1 и 10,7 %.

Из рассматриваемых севооборотов наибольшей продуктивностью обладает зернопропашной севооборот, где в зависимости от фона минерального питания получено 22,5-28,2 ц зерн. ед./га, что на 11,9-18,2 % выше, чем в севообороте с наличием парового поля (рисунок 1).

Рисунок 1 - Продуктивность севооборотов, ц/га зерн. ед.

Зернопаропропашной севооборот при равных долях пара и подсолнечника, оказался несколько перегружен зерновыми культурами, тем не менее, в условиях недостаточной влагообеспеченности и опасности высокой засоренности полей он также является необходимым для внедрения в производство.

Прибавка урожая в зависимости от применяемого приема составила 3,1-6,8 ц/га зерн. ед. Максимальные значения этого показателя в зернопропашном севообороте были отмечены на фоне органоминеральной системы удобрения (5,7 ц/га зерн. ед.) при отвальной обработке, а в зернопаропропашном севообороте 7,6 ц/га зерн. ед. при безотвальной обработке почвы (таблица 4).

Таблица 4 - Окупаемость различных систем удобрений полученной продукцией в севооборотах на черноземах южных

Показатели Способ обработки почвы Зернопропашной севооборот Зернопаропропашной севооборот

Система удобрений

мине- ральная органо- минераль- ная мине- ральная органо- минераль- ная

Продуктивность, ц/га зерн. ед. Отвальная 26,3 28,2 22,6 25,2

Безотвальная 24,3 26,5 21,7 24,8

Сумма КРК, кг/га д.в. 104,0 160,0 110,0 214,0

Прибавка урожая, ц/га зерн. ед. Отвальная 3,8 5,7 4,2 6,8

Безотвальная 3,1 5,3 4,5 7,6

Окупаемость удобрений прибавкой урожая, кг/кг д.в. Отвальная 3,65 3,56 3,82 3,17

Безотвальная 2,98 3,31 4,09 3,55

В вариантах минеральной системы удобрений зернопропашного севооборота безотвальная обработка привела к снижению прибавки урожая до 15-18 %, а при органоминеральной системе в зернопаропропашном севообороте - к повышению того же показателя до 11,7-23,8 %.

Окупаемость удобрений изменялась от 2,98 до 4,09 кг на 1 кг д.в. удобрений. Наивысшая окупаемость в зернопропашном севообороте наблюдалась при минеральной системе удобрений и отвальной обработке

(3,65 кг), в зернопаропропашном при той же системе удобрений на фоне безотвальной обработки (4,09 кг).

В зернопропашном севообороте при минеральной системе удобрений применение безотвальной обработки привело к снижению окупаемости до 7,0-18,4 %, а в зернопаропропашном, напротив, происходило повышение этого показателя на 7-11 %. Применение органоминеральной системы удобрений на фоне как отвальной, так и безотвальной обработки почвы не способствовало повышению окупаемости удобрений дополнительным урожаем. Максимальная окупаемость удобрений в зернопаропропашном севообороте превышала аналогичные показатели по зернопропашному севообороту на 32 % (рисунок 2).

7.5

6.5

5.5

4.5

3.5

2.5

Прибавка урожая, ц/га зерн. ед.

Окупаемость удобрений, кг/кг д.в.

3,83,65

_о

3,12,98

ГО

Минеральная система удобрений

5,7

3,56

ю

го

ю

о

_о

5,3

3,31

го

Органоминеральная система удобрений

Зернопропашной севооборот

3,82

I

ю

го

ю

о

_0

4,5

4,09

і

го

Минеральная система удобрений

6,8

3,17

ю

го

ю

о

_0

7,6

3,55

го

Органоминеральная система удобрений

Зернопаропропашной севооборот

4

Рисунок 2 - Прибавка урожайности и окупаемость удобрений урожаем, 2006-2010 гг.

Окупаемость удобрений урожаем в расчете на 1 кг д.в. при органоминеральной системе удобрений по сравнению с минеральной снижалась: в зернопропашном севообороте на 27,6 %, а в зернопаропропашном -на 43,1 %.

Выводы. Таким образом, анализ продуктивности севооборотов за 2006-2010 гг. показал преимущество зернопропашного севооборота на фоне органоминеральной системы удобрений и отвальной обработки. Наивысшая окупаемость удобрений прибавкой урожая в зернопропашном севообороте (3,65 кг) наблюдалась при минеральной системе удобрений и отвальной обработке, в зернопаропропашном - при той же системе удобрений на фоне безотвальной обработки (4,09 кг). Максимальная величина окупаемости удобрений урожаем в зернопропашном севообороте превышала тот же показатель в зернопаропропашном севообороте на 32 %.

Эффективность минеральной системы удобрений в зернопропашном севообороте несколько выше, чем в зернопаропропашном, однако, с целью сохранения и повышения плодородия почвы в условиях сложившегося дефицита органического вещества в почве, рекомендуется применение органоминеральной системы удобрений нормой 160 кг/га д.в. в зернопропашном и 214 кг/га д.в. в зернопаропропашном севообороте.

Список использованных источников

1 Листопадов, И. Н. Плодородие почвы в интенсивном земледелии / И. Н. Листопадов, И. М. Шапошникова. - М.: Россельхозиздат, 1984.

2 Зеленский, Н. А. Проблема сохранения и повышения плодородия почв юга России / Н. А. Зеленский // Земледелие. - 2007. - № 5. - С. 8-10.

3 Полуэктов, Е. В. Почвенно-земельные ресурсы Ростовской области: монография / Е. В. Полуэктов, Е. М. Цвылев. - Новочеркасск: УПЦ «НАБЛА» ЮРГТУ (НПИ), 2008. -355 с.

4 Агроклиматические ресурсы Ростовской области. - Л.: Гидроме-теоиздат, 1972. - 250 с.

5 Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.

6 Астапов, С. В. Мелиоративное почвоведение / С. В. Астапов. - М.: Сельхозгиз, 1975. - С. 47-107.

7 Доспехов, Б. А. Практикум по земледелию / Б. А. Доспехов, И. П. Васильев, А. М. Туликов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропром-издат, 1987. - 383 с.

Ильинская Изида Николаевна - доктор сельскохозяйственных наук, Государственное научное учреждение «Донской научно-исследовательский институт сельского хозяйства» Российской академии сельскохозяйственных наук, заведующая отделом земледелия. Контактный телефон: 8-908-193-43-99. E-mail: izidaar1@rambler.ru

Il'inskaya Izida Nikolayevna - Doctor of Agricultural Sciences, State Scientific Establishment «Don Scientific-Research Institute of Agriculture RAAS», Head of the Department of Agriculture.

Contact telephone number: 8-908-193-43-99. E-mail: izidaar1@rambler.ru

Леонидов Евгений Дмитриевич - кандидат сельскохозяйственных наук, Государственное научное учреждение «Донской научно-исследовательский институт сельского хозяйства» Российской академии сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник лаборатории ландшафтного земледелия на черноземах южных.

Контактный телефон: 8-952-601-37-56. E-mail: evgeny_leonidov@mail.ru

Leonidov Evgeniy Dmitriyevich - Candidate of Agricultural Sciences, State Scientific Establishment «Don Scientific-Research Institute of Agriculture» RAAS, Senior Researcher Fellow of Laboratory for cultivation of the landscape on the southern chernozem.

Contact telephone number: 8-952-601-37-56. E-mail: evgeny_leonidov@mail.ru