Биологизированные севообороты Нижнего Поволжья

Земледелие

БИОЛОГИЗИРОВАННЫЕ СЕВООБОРОТЫ

НИЖНЕГО ПОВОЛЖЬЯ

А.В. ЗЕЛЕНЕВ,

доцент кафедры общего и орошаемого земледелия, кандидат сельскохозяйственных наук, Волгоградская ГСХА

Применение на каштановых почвах приемов биологизации способствует уменьшению потерь органики, усиливает нитрификационную и биологическую активность почвы, оказывает положительное влияние на гумусообразовательные процессы и является эффективным приемом увеличения выхода кормовых единиц в севооборотах Нижнего Поволжья.

Опыт мирового земледелия указывает, что решение вопросов воспроизводства гумуса, повышения продуктивности возделываемых культур и защиты почв от эрозии возможно путем биологизации системы земледелия, где эти вопросы решаются через насыщение севооборотов зернобобовыми культурами, многолетними травами, сиде-ральными культурами, оставление, запашку соломы озимой ржи и листостебельной массы кукурузы, не представляющей собой кормовой ценности.

Биологическое направление в развитии земледелия становится все более актуальным на фоне нарастающих экологических проблем.

Цель и методика исследования

Основной целью исследований является разработка принципиальных подходов к построению биологизированных севооборотов, когда простое и расширенное воспроизводство почвенного плодородия осуществляется за счет биологических факторов, при минимальном использовании средств химизации, и обеспечивает при этом получение экологически чистой продукции, а благодаря использованию наиболее доступных и экологически безопасных приемов -уменьшение или устранение дефицита гумусового баланса.

Исследования проводятся в ОПХ «Камышинское» Нижне-Волжского НИ-ИСХ. Почва опытного участка каштановая тяжелосуглинистая с содержанием гумуса 1,77-2,0%. Количество среднегодовых осадков - 325 мм.

Погодные условия в годы исследований различные: 1993, 1997, 2002, 2003, 2004 - влажные, 1994, 2000, 2001 - средние, 1995, 1996, 1998, 1999, 2005 - острозасушливые.

Анализ метеоусловий показывает, что изучаемые приемы повышения плодородия почв в севооборотах прошли проверку в различных погодных условиях.

На изучение взяты следующие се-

вообороты:

1) пар черный - озимая рожь - яровая пшеница - ячмень (контроль), где под паром 25,0% и под зерновыми культурами 75,0% севооборотной площади;

2) пар черный - озимая рожь - горох - яровая пшеница - ячмень; где под паром 20,0%; под зерновыми 60,0% и под зернобобовыми 20,0% пашни;

3) пар черный - озимая рожь - горох - кукуруза на зерно - ячмень+дон-ник - донник (сидерат); где под паром 16,6%, зерновыми 50,2%, зернобобовыми 16,6 и травами 16,6% севооборотной площади;

4) пар черный - озимая рожь - горох - яровая пшеница - кукуруза на зерно - ячмень+эспарцет - эспарцет 1 г. -эспарцет 2 г.; где под паром 12,5%, под зерновыми 50,0%, зернобобовыми 12,5% и под травами 25% пашни;

5) пар черный - озимая рожь - ячмень+эспарцет - эспарцет 1 г. - эспарцет 2 г- яровая пшеница - горох - кукуруза; где под паром 12,5%, под зерновыми 50,0%, под зернобобовыми 12,5% и под травами 25,0% севооборотной площади;

6) пар черный (унавоженный) - озимая рожь - просо-ячмень; где под паром 25,0% и под зерновыми культурами 75,0% пашни;

7) пар черный - озимая рожь - просо - ячмень; где под паром 25,0% и под зерновыми 75,0% пашни;

8) пар черный - озимая рожь - яч-мень+донник - донник (сидерат) - яровая пшеница - кукуруза; где под паром 16,6%, зерновыми 66,8% и травами 16,6% севооборотной площади;

9) пар черный - озимая рожь - просо - ячмень+донник - донник (сидерат); где под паром 20,0%, зерновыми 60,0% и травами 20,0% пашни;

10) бессменный посев кукурузы на зерно; где под зерновыми 100% пашни.

В изучаемых севооборотах применяется общепринятая агротехника полевых культур.

Результаты проведенных экспери-

ментальных исследований показывают, что изучаемые факторы биологизации оказывают положительное действие на различные элементы почвенного плодородия в севооборотах.

Дополнительное внесение органических и сидеральных удобрений, послеуборочных остатков положительно влияют на нитрификационную способность почвы (таблица 1).

Так, в среднем за годы исследований наивысшая энергия нитрификации наблюдается по навозу, как в прямом действии под озимой рожью +44,2 мг/кг почвы, так и в последействии под просом +21,8 и ячменем +24,0 мг/кг абсолютно-сухой почвы. Несколько ниже она на вариантах с запашкой донника на сидерат под черный пар +40,6 и яровую пшеницу +20,4 мг/кг почвы, а также после распашки пласта эспарцета соответственно +33,4 и 19,2 мг/кг почвы. Отмечается падение энергии нитрификации под кукурузой при длительном ее возделывании на одном месте +9,4 мг/кг почвы.

Важным показателем «жизнедеятельности» почвы является микробиологическая активность. Для ее оценки проводят наблюдения за «дыханием» почвы в посевах озимой ржи, яровой пшеницы, ячменя, проса и кукурузы, которые помогают раскрыть процесс раз-

The use of biologizational methods on chestnut soils makes for reduction of organics loss, strengthens nitrification and biological activity of soils, positively influences humus-forming processes and appears as an effective way of increasing the fodder units output in rotation of crops in Lower Povolzhje.

Табл. 1

Нитрификационная способность почвы в фазы колошения и выметывания под культурами севооборотов, мг/кг почвы

№ Культура Предшественник Энергия

севооборота нитрификации

1 Озимая рожь Пар черный +19,1

3 Пар черный (донник) +39,5

4 Пар черный (эспарцет) +33,4

6 Пар черный (навоз 40 т/га) +44,2

9 Пар черный (донник) +40,6

1 Яровая пшеница Озимая рожь +13,1

2 Горох +17,0

5 Эспарцет 2 г. +19,2

8 Донник (сидерат) +20,4

1 Ячмень Яровая пшеница +15,8

3 Кукуруза +21,3

4 Кукуруза +18,5

6 Просо (последействие навоза) +24,0

9 Просо (последействие донника) +23,1

7 Просо Озимая рожь +13,5

6 Озимая рожь (последействие навоза) +21,8

9 Озимая рожь (последействие донника) +17,9

3 Кукуруза Горох +20,6

4 Яровая пшеница +15,3

10 Кукуруза (бессменный посев) +9,4

ложения органического вещества в почве, т.е. биологическую активность.

Биологическая активность зональных почв находится в тесной зависимости от уровня атмосферного увлажнения. При его повышении происходит увеличение биологической активности почвы. Запашка соломы озимой ржи на начальных этапах разложения способствует снижению биологической активности почвы на 2,7% (в 1,2 раза). В течение периода вегетации микробиологический режим почвы стабилизируется, что подтверждается прибавкой урожайности сорго по фону запашки ржаной соломы на 0,19 т/га.

Запашка органической массы сиде-ратов способствует повышению биологической активности почвы на 7,1-8,6%

(в 1,4-1,5 раза), а по пласту многолетних трав в сравнении с предшественником - озимой рожью (с запашкой соломы) биологическая активность почвы повышается на 2,6% - в 1,3 раза [5].

Проведенные наблюдения показывают существенное увеличение микробиологической активности почвы в посевах с применением различных приемов улучшения плодородия почв (таблица 2).

Наблюдения за выделением углекислого газа в посевах озимой ржи показывают, что повышенная биологическая активность наблюдается при размещении ее по унавоженному и удобренному сидеральной массой донника черному пару соответственно 49,7 и 48,2 мг/м2 в час СО2, а также по черному пару, кото-

Земледелие

рый размещается после эспарцета 45,8 мг/м2 СО2 в час.

Под яровыми культурами по последействию навоза, сидерата, пласта трав также отмечается усиление данного показателя.

Введение в севообороты зернобобовой культуры гороха, также положительно влияет на усиление биологической активности, в частности, под яровой пшеницей и кукурузой соответственно до 45,6 и 37,8 мг/м2 СО2 в час.

Также, как и в наблюдениях за энергией нитрификации, отмечается пониженное выделение СО2 из почвы при бессменном посеве кукурузы.

Усиливается роль севооборота в ландшафтных системах земледелия и как фактора регулирования органического вещества почвы. Особенно велика роль севооборотов с полями люцерны, эспарцета, донника, где потери органики в значительной степени компенсируются за счет гумификации корневых остатков многолетних трав [2, 6].

Введение в состав зернопарового севооборота четырех полей многолетних трав (на 57% площади) позволяет обеспечить положительный (+383 кг/га) баланс гумуса в почве.

Посевы многолетних трав в виде выводных полей, совместно с применением запашки соломы озимых не обеспечивает положительного баланса гумуса, а лишь снижает его дефицит до 146896 кг/га.

В результате использования донника на сидерит совместно с применением запашки ржаной соломы в благоприятные по увлажнению годы почти полностью (до 41 -47 кг/га) устраняет дефицит гумуса в севообороте, а при использовании донника на корм снижает до 381 кг/га [5].

Круговорот органики в севооборотах позволяет оценить возможные потери плодородия из-за выноса питательных веществ из почвы возделываемыми культурами и наличия того или иного количества пара. Исходя из этого, разрабатываются и внедряются севообороты с максимальным возвратом органики в почву и уменьшением доли черного пара, где снижается в большинстве случаев гумус (таблица 3).

Анализ баланса гумуса за ротацию севооборотов показывает, что на варианте, где под вспашку черного пара вносится навоз нормой 40 т/га, наблюдается прирост в содержании общих запасов гумуса и увеличение его на 0,03 и 0,04% или 0,262 и 0,385 т/га в год.

На вариантах с внесением сидеральной массы донника под черный пар бездефицитный баланс гумуса не достигнут. Здесь наблюдается снижение в содержании гумуса, хотя и в меньшей степени, как в пяти-, так и в шестиполь-

Табл. 2

Интенсивность выделения углекислого газа с поверхности почвы под культурами севооборотов в периоды колошения и выметывания, мг/м2 в час

№ Культура Предшественник Выделилось

севооборота СО2

1 Озимая рожь Пар черный 37,6

3 Пар черный (донник) 48,1

4 Пар черный (эспарцет) 45,8

6 Пар черный (навоз 40 т/га) 49,7

9 Пар черный (донник) 48,2

1 Яровая пшеница Озимая рожь 39,0

2 Горох 45,6

5 Эспарцет 2 г. 44,3

8 Донник (сидерат) 51,4

1 Ячмень Яровая пшеница 33,8

3 Кукуруза 48,4

4 Кукуруза 47,6

6 Просо 53,5

9 Просо 52,7

7 Просо Озимая рожь 27,7

6 Озимая рожь (последействие навоза) 40,1

9 Озимая рожь (последействие донника) 43,3

3 Кукуруза Горох 37,8

4 Яровая пшеница 33,4

10 Кукуруза (бессменный посев) 19,7

Земледелие

Табл. 3

Баланс гумуса в севооборотах

ы: Год С од * р ж они е гу му са Расход или приход ГУ Г1Г с а

с*е-ооСо- наблюдений Ъ т.1 га +а ротацию с*в-ообор ота в год

рота т."га т.'га

1 199 3 1,7 + 60,9 0

-о д; -0 .7 0 -0 .1 7Ї

1997 1 ,72 6020

-ОД 1 -0 .3^ -0 Д31

200 1 1 .7 1 59£7

2 1996 1 .9 1 6 3,3 3

-ОД 1 -0 .3 3 -0 Д6ІЗ

200 1 1 .90 63.0

3 199 3 1 .9 + 67 ,7 6

-ОД 1 -о і -0 Д ЗЇ

199 9 1 ,93 6 7 ,5 5

6 199 3 1 .9-5 6825

* 0.0 5 * 1 .0^ * о.із;

199" 1 ,99 6 9,30

* 0.0 + + 1 .^ + * 0.33Ї

200 1 2,02 7 0£ +

7 199 3 1 ,3 1 6 3,3 5

-ОД 3 -1 д* -0 .1(31

1997 1 .79 62,3 0

-0Д2 -0 0 -0 .11^

200 1 1 .76 6 1,8

8 199 3 1 ,9 + 6 + ,+ 0

-ОД 1 -0 .17 -0 д

199 9 1 ,83 6 +, 1 3

9 199 6 2,11 7 39 5

-ОД 1 -0 .3 1 -0 Д31

200 1 2.10 7 3,5 +

10 2002 1 ,89 66,1 5

-од; -0 £& -0.33

200 Э 1 .87 6 5.*9

чена в пятипольных севооборотах с донником на сидерит и семипольном севообороте с многолетними травами 0,720,73 т к. е. / га [5].

Для оценки севооборотов проводят расчеты выхода зерна и кормовых единиц с 1 га пашни за минусом семян на посев (таблица 4).

Из приведенных данных видно, что севообороты с донником на сидерит снижают сбор зерна с 1 га по сравнению с контролем на 0,07-0,1 т/га, и только шестипольный севооборот с донником на сидерит, горохом и кукурузой на зерно несколько повышает его на 0,04 т/га.

Использование в севооборотах многолетних трав (эспарцет) также снижает выход зерна по сравнению с контролем на 0,12-0,17 т/га.

Превышают контрольный вариант по выходу зерна с 1 га севооборотной площади только четырехпольный севооборот с внесением навоза на 0,52 т/га, такой же вариант, но без навоза - на 0,2

ном севооборотах, по сравнению с контролем. Так, на варианте с донником на сидерат в пятипольном севообороте уменьшение гумуса составляет 0,31 т/ га за ротацию или 0,062 т/га в год, в шестипольном соответственно 0,21 или

0,035 т/га в год.

Как видно, сидерация снижает падение гумуса по сравнению с контролем соответственно на 0,02 и 0,042 т/га в год. Потери гумуса в год в результате применения донника на сидерат под яровую пшеницу в шестипольном севообороте составляют 0,045 т/га.

Наиболее высокое падение гумуса наблюдается при бессменном посеве кукурузы 0,66 т/га в год.

Как показывают многолетние исследования научных учреждений, в сухостепной и полупустынной зонах в среднем наибольший выход зерна с единицы севооборотной площади достигается в четырехпольных зернопаровых и зернопаропропашных севооборотах, включающих различные группы полевых культур (озимые, ранние и поздние яровые) и в силу разных сроков из вегетации обладающих большей устойчивостью к неблагоприятным погодным условиям [1, 3, 4]. Это позволяет соблюдать и принцип технологического разнообразия, что уменьшает опасность негативного изменения агроэкосистем под влиянием одностороннего антропогенного воздействия.

Исследования, проведенные в засушливой зоне Северного Прикаспия показывают, что наиболее высокая продуктивность отмечена в четырехпольном севообороте с выводными полями многолетних трав (пар черный - 25%, зерновые - 50%, многолетние травы - 25%) - 1,09-1,07 т к. е./ га.

Наименьшая продуктивность отме-

Табл. 4

Выход зерна и кормоединиц с 1 га севооборота, т

№ сев ооборота Структура паш ни, % Выкод

черный пар зернов Ын зернобобовые травы зерно кормовые единицы

1 25Л 75 Л 1.22 1,41

2 зол еол 20,0 1.33 1,41

3 16 Л 502 16,0 10,0 1.26 1,63

4 125 50Л 12,5 25,0 1.10 1,54

5 125 50 Л 12,5 25,0 1,05 1,47

е 25 Л 75 Л 1,74 1,70

7 25 Л 75 Л 1,42 1,50

0 16 Л еол 16,6 1.15 1,43

9 20 Л еол 20,0 1,12 1,51

10 100,0 1.10 2,04

т/га и пятиполье с горохом - на 0,11 т/га.

По выходу кормовых единиц с 1 га пашни все севообороты превышают контроль. Так, варианты с донником на сидерит на 0,02-0,22 т/га, с эспарцетом -на 0,05-0,13 т/га, с навозом - на 0,38 т/га. И только пятипольный севооборот с горохом остается на уровне с ним.

Выводы. Анализ Таким образом, в связи с недостатком навоза, а также большими затрата-

ми на его транспортировку и внесение применение на каштановых почвах Нижнего Поволжья севооборотов с донником на сидерит и многолетними травами при запашке соломы озимой ржи и листостебельной массы кукурузы повышает нитрификационную способность и биологическую активность почвы, снижает потери гумуса в почве, увеличивает выход кормовых единиц с 1 га севооборотной площади.

Литература

1. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. - М.: Колос. - 367 с.

2. Листопадов И.Н. Агрономическое значение современного севооборота / / Научно-агрономический журнал. - 2005. - №2. - С. 28-34.

3. Лопырев М.И., Макаренко А.С. Агроландшафты и земледелие. - Воронеж: изд-во ВГАУ, 2001. - 168 с.

4. Смутнев П.А., Волынсков В.П. Севооборот в земледелии Нижнего Поволжья // Достижения науки и техники АПК. - 2005. - №7. - С. 5-7.

5. Сухов А.Н., Зволинский В.П., Гулин А.В., Беленков А.И. Биологизация полевых севооборотов в неорошаемом земледелии Прикаспия // Проблемы рационального природопользования аридных зон Евразии / Изд-во Моск. Ун-та. -М., 2000. - С. 77-81.

6. Сухов А.Н., Беленков А.И., Карякин А.Ф., Волынсков В.П., Смутнев П.А. Полевые севообороты в сухостепной и полупустынной зонах Нижнего Поволжья // Ученые записки агрономического факультета ВГСХА: Сб. науч. тр. / ВГСХА. -Волгоград, 2005. - С. 82-91.