Воспроизводство плодородия выщелоченных черноземов Южного Урала

ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ ВЫЩЕЛОЧЕННЫХ ЧЕРНОЗЕМОВ ЮЖНОГО УРАЛА

Р.С. КИРА ЕВ Ф.Я. БАГАУТДИНОВ Н.М. НУРМУХАМЕТОВ С.И. ФЕДОРОВ Р.Г. ЯГАФАРОВ Башкирский ГАУ

В биогеоценозах беспрерывно возникают, накапливаются и разрушаются различные органические соединения, которые вступают в сложные процессы взаимодействия с минеральной частью почвы и образуют органоминеральные вещества. По своему составу и организационной структуре последние представляют собой более сложную систему и служат основой и гарантом нормального функционирования почв как компонентов агробиоценозов.

Комплекс процессов почвообразования до конца не изучен, и отсюда наше неумение управлять агроэкосистемами. Например, совсем недавно считалось, что внесение высоких доз минеральных удобрений, то есть изменение режима питания растений, стабилизирует на высоком уровне продуктивность сельскохозяйственных культур. Однако поскольку не принималось во внимание, что удобрения ощутимо воздействуют на химические и физико-химические почвы, сегодня отмечается все более очевидная тенденция к подкислению черноземов, перестройке их ППК, в том числе и выщелоченных черноземов Южного Урала. Для изучения этой проблемы мы проводим исследования на стационарном полевом опыте в учхозе Башкирского ГАУ в шестипольных зернопаропропашном и сидеральном севооборотах с выводными полями многолетних трав, заложенном в 1992 г. в трехкратной повторности методом расщепленных делянок. Чередование культур в севообороте — пар (чистый или сидеральный), озимая рожь, яровая пшеница, кукуруза на силос, ячмень, многолетние травы (выводное поле). Система применяемых удобрений: контроль (без удобрений);

№К—фон (озимая рожь под урожайность 40 ц/га — Т^РщК^, яровая пшеница под урожайность 35 ц/га — Н68Р90К36, кукуруза на планируемую урожайность зеленой массы 500 ц/га — Т^Р^К^); фон + известь (4 т/га); навоз (40 т/га один раз за ротацию); сидерат (зеленая масса донника 25 т/га один раз за ротацию); фон + навоз; фон + навоз + известь; фон + сидерат; фон + сидерат + известь.

Из минеральных удобрений использовали мочевину, суперфосфат, хлористый калий и известковый туф (85 % СаСОз).

Также в эксперименте изучалось влияние нескольких способов обработки почвы — вспашка плугом ПН-4-35 на 25...27 см, безотвальное рыхление орудием со стойками СибИМЭ на 25...27 см и дискование боронами БДТ-3 на 8...10 см.

Почва опытного участка — чернозем выщелоченный среднемощный среднегумусный тяжелосуглинистый на делювиальном карбонатном суглинке. Агрохимические показатели пахотного слоя: содержание гумуса 9,0±0,02 %, валового азота — 0,46+0,01 %, фосфора — 0,17+0,01 %, калия — 1,40+0,03 %; сумма поглощенных оснований — 39,1±0,3 мг-экв /100 г почвы; рНш — 5,3+0,1.

Минимальные размеры делянок для обработки почвы 810 м2 (54x15), для внесения удобрений и 60 м2 (4x15 м).

Систематическое применение полного минерального удобрения К70Р90К40 уже на второй-третий год исследований подкисляло почвенный раствор пахотного слоя, по сравнению с контролем, на 0,15 единиц pH, а средние величины обменной (по Соколову) и гидролитической кислотности оказались выше соответственно на 0,04 единиц pH и 0,46 мг-экв/100 г почвы. Также произошло существенное снижение суммы поглощенных оснований и емкости катионного обмена. В подпахотном слое актуальная кислотность почвы в варианте с внесением ИРК превосходила контроль на 0,19 единиц pH, а гидролитическая — на 0,41 мг-экв/100 г почвы.

Продуктивность культур, возделываемых в севообороте с минеральными удобрениями, увеличилась в среднем на 12,2 %. В случае дополнительного внесения извести в дозе 0,5 Нг кислотность почвенно-поглощающего комплекса выщелоченных черноземов Предуралья Башкортостана стабилизировалась, а продуктивность зернопаропропашного звена севооборота возросла на 36,8 %.

Разница продуктивности зернопаропропашного и сидерального севооборотов при высоком фоне минерального питания в среднем за ротацию составила всего 3 %. Учитывая размеры затрат, связанных с внесением навоза (по нашим данным, они примерно в 1,44 раза больше, чем при запашке донника на сидерат), в условиях Башкортостана целесообразно использование сидеральных паров. Навоз же лучше вносить только на полях, расположенных не далее 3 км от ферм.

Энергетическая продуктивность сидерального севооборота при высоком фоне питания в среднем за ротацию увеличивалась в вариантах с безотвальной и поверхностной обработкой почвы, по сравнению с контролем (вспашка), на 735... 1801 МДж/га. В то же время в зернопаропропашном севообороте на фоне комплексного применения органических и минеральных удобрений, а также извести наибольшая величина этого показателя отмечена при вспашке.

Таблица 1. Влияние удобрений и извести на запасы гумуса в метровом слое почвы за ротацию севооборотов

Запасы Разница с ис- Разница,

Вариант гумуса в ходными зна- +

т/га чениями, ±т/га т/га/ год

Контроль 1992 г. 566,7 - -

Контроль 564,7 -2,0 -0,29

ЫРК (фон) 565,7 -1,0 -0,14

Фон+известь 565,4 -1,3 -0,19

Навоз 569,3 +2,6 +0,37

Фон+навоз +

известь 571,0 +4,3 +0,61

Фон+навоз 571,6 +4,9 +0,70

Сидерат 569,3 +2,6 +0,37

Фон+сидерат +

известь 570,6 +3,9 +0,56

Фон+сидерат 571,3 +4,6 +0,66

Пар с 1992 г. 562,7 -4,0 -0,57

Травы с 1992 г 575,6 +8,9 +1,27

Без внесения удобрений продуктивность зернопарового звена севооборота при разных способах обработки почвы различается несущественно, а в зернопаропропашном — при вспашке она возрастает на

30.2...32.6 %.

Значительное увеличение эффективного плодородия почвы отмечена только в случае совместного применения сидерата (донник 25 т/га) или навоза (40 т/га) с минеральными удобрениями и известью.

Включение в севооборот многолетних бобовых трав (как минимум двухгодичного пользования), а также применение системы разноглубинной отвально-безотвальной или отвально-поверхностной обработки почвы способствовало стабилизации агрофизических и водных свойств выщелоченных черноземов. Это привело к снижению дисперсности микро-агрегатного состава примерно в 2 раза, увеличению водопрочности структурных агрегатов на 21 %, а также повышению максимальной гигроскопичности и капиллярной влагоемкости, что обеспечило экономное расходование влаги и значительное увеличение урожайности зерновых культур в экстремальные годы.

Один из важнейших показателей плодородия почвы — содержание гумуса. Главный критерий оценки гумусового состояния — определение такой границы его содержания, ниже которой оптимизация основных почвенных режимов и устойчивости урожаев достигается с трудом.

Известно, что минимально допустимое содержание гумуса в выщелоченных черноземах Южного Урала находится на уровне 4,58...5,95 %. Граница нижнего оптимума мощности гумусового слоя 45 см [1]. Оптимальная концентрация минерального азота в пахотном слое варьирует в интервале 10,4...26 мг/кг почвы, подвижного фосфора — 8,5... 18,8 мг/100 г почвы, минимально допустимое значение рНКС| —

5.6...6.1, Нг — 4,6...5,7 мг-экв./ЮО г почвы, суммы поглощенных оснований 38...42 мг-экв./ЮО г почвы и степени насыщенности основаниями 87...92 %.

Внесение органических удобрений в виде навоза

или сидерата способствовало восстановлению запасов гумуса в пахотном слое выщелоченных черноземов (табл. 1). В случае их использования совместно с минеральными удобрениями величина этого показателя возрастала еще больше.

Значительную роль в воспроизводстве гумусового состояния почвы играют корневые и пожнивные остатки возделываемых растений. Исследования показали, что по их количеству изучаемые культуры располагаются в следующей последовательности: многолетние бобовые травы (64,2... 131,8 ц/га), кукуруза (30,0...47,4 ц/га), озимая рожь (15,2...29,5 ц/га), яровая пшеница (15,0...22,9 ц/га), вика-овес (18,2 и/га), горох (15,5...17,3 ц/га), гречиха (14,4 ц/га).

В целом за ротацию наибольшее количество органических остатков в почве накапливалось в зернотравяном севообороте с внесением навоза (40 т/га) и полного минерального удобрения в дозах, рассчитанных на получение запланированной урожайности возделываемых культур (табл. 2). Несколько ниже величи-

Таблица 2. Содержание корневых и пожнивных остатков в пахотном слое почвы в среднем на 1 га севооборотной площади

Севооборот Количество остатков, ц/га

Зернопаропропашной 20,1

Зернопаропропашной (навоз+^К+

известь) 24,2

Сидеральный 25,2

Зернотравяной 31,5

Зернотравяной (навоз+МРК+известь) 56,5

Зернотравяносидеральный 47,6

Травы с 1992 г. 64,2

Травы (навоз+МРК+известь) 131,8

Травы (сидерат+МРК+известь) 101,1

на этого показателя в зернотравяносидеральном севообороте с внесением минеральных удобрений. Их освоение обеспечит в 1,9-2,7 раза большее (в зависимости от применяемых удобрений) накопление растительных остатков в пахотном слое почвы, чем при использовании наиболее распространенных в Республике зернопаровых, зернопаропропашных и зернопропашных севооборотов. То есть даст возможность увеличить поступление в почву органического вещества даже без внесения органических удобрений.

Ландшафтная агроэкологически равновесная система земледелия (ЛАЭРСЗ) в условиях выщелоченных черноземов Южного Урала, в первую очередь, должна быть ориентирована на поддержание и наращивание гумусового и энергетического потенциала почв. Установлено, что доля 1 см гумусового слоя в формировании урожая зерна возрастает по мере снижения его абсолютных значений от 105 до 15 см с 29 до 138 кг/га. Реакция культур на снижение мощности гумусового слоя несколько стабилизируется на уровне 45...60 см, а также при содержании гумуса 8...9 %. Другими словами в этом случае в лесостепных черноземах устанавливается равновесное состояние, обеспечивающее экологическую устойчивость почвы

к внешним воздействиям [2]. Если учесть, что ежегодные потери гумуса в среднем достигают 1 т/га (20938 МДж), то становится понятной необходимость его расширенного воспроизводства в системе полевых севооборотов с включением многолетних бобовых трав и сидератов. Как показывают наши исследования за 1 их ротацию в почве дополнительно накапливается 12... 13 т/га гумуса и 251216... 272194 МДж/га энергии, что эквивалентно энергии

15,4... 16,7 т зерна.

Кроме того, установлено, что снижение обменной кислотности с 5,3 до 6,2 с помощью извести сопровождается увеличением урожайности яровой пшеницы на 17,2+1,7 кг на каждую 0,1 единицы

рНКС]. В интервале pH 6,1...6,5 для лесостепных черноземов устанавливается равновесное состояние по этому параметру плодородия.

Доля водопрочных структурных агрегатов размером более 0,25 мм в лесостепных черноземах колеблется в пределах 40...70 %. Равновесное состояние по этому показателю достигается при их содержании около 60 %. В ЛАЭРСЗ это может обеспечить возделывание многолетних бобовых трав, как минимум двухгодичного пользования, или применение органических, минеральных удобрений и извести на фоне использования системы разноглубинной обработки почвы в зависимости от культуры, севооборота и почвенно-климатических условий.

Литература.

1. Ишемьяров А.Ш. Применение метода математического моделирования плодородия почв Южного Урала //Бюлл. Почвенного ин-та им. В.В.Докучаева. Вып. 36. — М., 1985. — С. 25-26.

2. Ковда В.А. Управление продуктивностью экосистем // Почвоведение,-1980.-М5.— С.7-20.

ВОДОПОТРЕБЛЕНИЕ ЯЧМЕНЯ В СВЯЗИ С ПРИЕМАМИ ОСНОВНОЙ ОБРАБОТКИ ВЫЩЕЛОЧЕННОГО ЧЕРНОЗЕМА

B. И КАРГИН

Мордовский государственный университет

C. Н. НЕМЦЕВ КАПЕРОВ Ульяновский НИИСХ

Ведущий фактор формирования качества зерна пивоваренного ячменя в условиях Мордовии — влага. При ее относительном дефиците происходит быстрое отмирание листьев и сокращение притока углеводов в созревающее зерно. В условиях сильной засухи все фагосинтетические процессы подавляются, что приводит к формированию щуплого зерна с повышенным содержанием белка. Высокая влажность в период налива зерна затягивает его созревание, в зерновки поступает больше углеводов, увеличивается содержание крахмала, а накопление белков уменьшается. Проблемы обеспечения растений ячменя влагой в условиях Республики Мордовии изучены недостаточно, что и послужило основанием для проведения наших исследований. С этой целью в ООО «Константиновское» Ромодановского района Республики Мордовия в 2006-2007 гг был заложен 3-хфакгорный опыт, схема которого включала следующие варианты: фшатр А — основная обработка почвы рыхление дискатором; вспашка плугом ПЛН-5-35 (контроль); нулевая (прямой посев) обработка БДТ-7А; рыхление КПЭ-3,8А; фшатр В—удобрения без удобрений;

М67Р120К77 под урожай 5 т/га;

фшатр С — средства химической защиты растений

без пестицидов;

гербицид.

В течение 3 предыдущих лет почву опытного участка обрабатывали поверхностно. Предшественник озимая пшеница, солому заделывали при проведении основной обработки, в третьей декаде августа. Повторность 3-хкратная. Размер делянок 210 м2 (7x30). Гербициды применяли в фазе кущения.

Влажность почвы учитывали по фазам развития ячменя термостатно-весовым методом. Пробы отбирали послойно через каждые 20 см до глубины 100 см. Максимальную гигроскопичность почвы определяли по А. В. Николаеву.

Существенное влияние на алагообеспеченность ячменя оказывают удобрения, обработка почвы и особенности прохождения фаз развития ячменя.

В наших исследованиях продолжительность периода посев-всходы составляла от 11 до 16 дней. В условиях похолодания в 2007 г. она возрастала. При прямом посеве всходы появились на 1 день раньше, чем в других вариантах, что связано с более быстрым прогреванием посевного слоя почвы. Фаза кущение наступала через 14... 16 дней после всходов. Чем благоприятнее и длинее период кущения, тем крупнее закладывается колос. В наших опытах его продолжительность в 2006 г. была на один день больше, чем в 2007 г. Кроме того, менее длительным он был в варианте с нулевой обработкой.

Продолжительность межфазного периода кущение-колошение колебалась в интервале 32...35 дн. Наибольшая его величина соответствует варианту со вспашкой, наименьшая — прямому посеву.