Роль сидеральных паров в повышении продуктивности севооборотов и сохранении плодородия черноземов Средней Сибири

Если исходить из закона минимума, то фактор, находящийся в минимуме, используется растениями тем полнее, чем большее количество других факторов находится в оптимуме. Испытывая меньший дефицит в азоте растения пшеницы по чистому сидеральному гороховому пару более продуктивно использовали почвенную влагу в процессе фотосинтеза в засушливом 1974 г. Самые неблагоприятные условия водного режима растений пшеницы отмечены в варианте с сидерально-овсяным паром и в условиях засушливого 1976 г. с майско-июньской засухой (прил. 14).

Чистые пары в условиях засушливого вегетационного периода имели заметное преимущество как по оводненности, так и по интенсивности транспирации, причем, безусловно, более лучший водный режим растений складывался при посеве пшеницы по унавоженному чистому пару.

Полученные данные хорошо согласуются с выводами физиологов, которые полагают, что общий ход кривой потери воды растением зависит от относительного содержания воды в листьях; по мере снижения этого содержания прогрессивно убывает количество воды, которое может быть испарено с поверхности листа. Следовательно, параллельно с уменьшением оводненности листьев уменьшается транспирация и, как следствие, падает интенсивность фотосинтеза.

Обратим внимание и на сезонные изменения в водном режиме растений.

Снижение оводненности и падение транспирационной способности растений с возрастом является общей закономерностью, вытекающей из понижения жизнеспособности живых организмов по мере их старения.

Наряду с этим, под влиянием внутренних причин, связанных с особенностями физиологических процессов, в известные периоды наблюдается нарушение плавного хода убывания оводненности и транспирации с возрастом. Например, А.М. Алпатьев (1954) обращает внимание на своего рода скачок транспирационной способности растений, более резко обозначающийся у однолетних растений в период, предшествующий цветению, или в цветение. Именно такой факт зафиксирован нами в засушливых условиях 1974 и 1976 гг., когда в фазы колошения и цветения пшеницы заметно возрастала интенсивность транспирации. Максимальные значения интенсивности транспирации в фазу колошения отмечены нами и в благоприятном по увлажнению 1977 г., что подтверждает наличие максимума потребления воды в период образования репродуктивных органов, обеспечивающих воспроизводство потомства. По А.М. Алпатьеву (1954), максимум потребления воды в период цветения является общей биологической закономерностью транспирационной способности однолетних растений.

В отличие от засушливых лет, в годы с более благоприятными условиями увлажнения влияние погодных условий и предшественников на водный режим почвы и растений пшеницы было иным.

Лучшие условия увлажнения почвы не приводят к созданию ощутимых стрессовых ситуаций в водном режиме растений. Так, в 1975 г. оводненность растений была существенно выше по сравнению с засушливыми годами, начиная от фазы всходов и вплоть до цветения (табл. 4.19). Например, если в 1976 г. показатели оводненности растений в фазу выхода в трубку варьировали в пределах 59,3-62,7%, то в 1975 г. - в пределах 84,3-86,9%.

При более высокой испаряемости и недостаточном водоснабжении в засушливые годы величина градиента водного потенциала внутри растения может зависеть от снижения водного потенциала листа до такого значения, при котором устьица частично закрываются. Именно в таких условиях становится явной регулирующая функция устьиц; смысл этой регуляции в том, чтобы предотвратить дальнейшее иссушение растения (Р. Слейчер, 1970). Естественно, что при включении такого механизма неизбежно снижение уровня транспирации.

В нормальных условиях, при высокой влажности почвы и при открытых устьицах отставание поглощения воды из почвы и, следовательно, внутренний водный дефицит, как правило, относительно невелики. Так, в 1976 засушливом году в фазу выхода в трубку показатели водного дефицита в растениях варьировали в пределах 16,5-20,0%, а в увлажненном 1975 г. - в пределах 9,2-12,3%. Естественно, что в последнем случае возрастает и интенсивность транспирации, а фотосинтез протекает без заметных депрессий даже в полуденные часы.

В связи с этим отметим и такой общеизвестный факт: в утренние часы интенсивность транспирации небольшая, к 12-14 часам она достигает максимальной величины и к вечеру падает. Это объясняется тем, что в утренние и вечерние часы воздух более влажный, чем в полдень, меньше солнечного освещения и температура воздуха, а значит меньше испарение. В полуденные часы влажность воздуха уменьшается, повышается температура, что приводит к увеличению интенсивности транспирации. Так, в 1975 г. в фазу всходов пшеницы интенсивность транспирации в утренние часы составляла 1,50-1,88 мг/дм2-ч, а в 13 часов она увеличивалась до 1,99- 2,34 мг/дм2-ч .

Таблица 4.19

Водный режим почвы и растений яровой пшеницы по чистым и сидеральным парам (1975 г.)

Фазы	Время	Показа-	Чистый	Сидеральные пары
развития	опред-ния	тели	пар	Горох	Донник	Овес
Всходы (7.VI)	7 ч	ЗВ-1 ИТ ВД ОР	55 1,88 26,4 91,0	62 1,50 20,7 91,2	75 1,54 17,0 92,7	57 1,85 24,9 98,2
	13 ч	ИТ ВД ОР	2,09 11,4 91,8	1,99 26,0 92,7	2,03 15,9 92,8	2,34 10,2 95,2
Кущение (18.VI)	10 ч	ЗВ-2 ИТ ВД ОР	40 2,01 7,7 96,9	54 2,01 6,8 97,7	52 2,03 6,7 97,7	53 4,86 6,1 97,9
Выход в трубку (2.VII)	10 ч	ЗВ-3 ИТ ВД ОР	126 1,31 12,3 84,3	150 1,28 9,7 86,9	165 1,23 9,4 86,8	181 1,44 9,2 86,8
Колошение (11.VII)	10 ч	ЗВ-3 ИТ ВД ОР	102 0,52 20,8 76,0	102 0,61 18,4 76,1	106 0,61 16,5 75,9	105 0,80 17,9 75,1
Цветение (17.VII)	10 ч	ЗВ-3 ИТ ВД ОР	72 0,86 19,8 73,9	38 0,35 17,8 73,7	52 0,24 19,3 73,6	56 0,38 15,3 73,8

Оценивая влияние предшественников на водный режим почвы и растений яровой пшеницы в благоприятные по увлажнению годы, следует отметить, что сидеральный гороховый и донниковый пары по своей эффективности не уступают чистому неудобренному органикой пару. Сидеральный пар, в котором в качестве зеленого удобрения использовалась биомасса овса, только в условиях 1975 г. по своей значимости оказался в одном ряду с другими предшественниками.

Известно, что высокая агротехника, улучшение агрофизических свойств почвы, хорошие условия питания - все это в конце концов приводит к повышению продуктивности использования влаги растением, к переключению влаги, бесполезно расходуемой на испарение почвой, на нужды растения, а также к повышению транспирации на основе снижения транспирационного коэффициента (А.М. Алпатьев, 1954).

Предшественник, обеспечивающий растениям пшеницы хорошие условия влагообеспеченности и питания, способствует изменению хода физиологических процессов в растениях в благоприятном направлении, что приводит к более интенсивному органообразованию, накоплению массы, а, следовательно, и к повышению урожайности.

У растений, недостаточно снабженных водой, задерживается рост растительных клеток. При засухе даже небольшое уменьшение обводненности растительных тканей сопровождается подавлением ростовых процессов, снижением транспирации (Н.А. Максимов, 1952; В.Г. Карманов, 1958). Вследствие этого уменьшаются размеры листьев - рабочей ассимиляционной поверхности, что в свою очередь ведет к снижению урожая.

Полученные данные, отражающие динамику площади листьев пшеницы при посеве по чистым и сидеральным парам, находятся в полном соответствии с вышеизложенными тезисами.

В условиях 1975 г. площадь листовой поверхности одного растения пшеницы была существенно выше во все фазы развития в вариантах с сидеральными парами по сравнению с чистым паром (рис. 4). Так, например, в фазу кущения пшеницы площадь листовой поверхности одного растения при посеве по чистому пару составляла 4,8 дм2, а по сидеральным парам - от 5,3 до 6,4 дм2.

Определение площади листьев пшеницы в различные фенофазы в 1977 г. показало, что, как и в 1975 г., нарастание листового аппарата продолжается до фазы выхода в трубку, а начиная с фазы колошения происходит уменьшение листовой поверхности за счет отмирания более старых листьев нижнего яруса.

Как и в 1975 г., более высокие темпы роста площади листьев отмечаются в вариантах с внесением в паровые поля органических удобрений. При этом внесение навоза способствовало формированию большей листовой поверхности растений пшеницы по сравнению с запашкой в паровое поле зеленых удобрений. Однако и в этот год очевидно преимущество сидеральных паров перед чистым не удобренным (рис. 5).

Результаты наших исследований подтверждают данные других авторов о наличии прямой положительной связи между площадью листовой поверхности и урожайностью пшеницы (прил. 15). Эта связь остается существенной от фазы всходов до колошения и только в фазу цветения она становится слабой.

Более мощный рост покрывающей почву растительности сильнее изменяет фитоклимат, в особенности в нижнем ярусе растительного покрова, в частности, снижает температуру и повышает влажность воздуха, что уменьшает транспирацию, а в конечном итоге позволяет получать больше органического вещества на единицу расходуемой воды. Кроме того, более мощный растительный покров, лучше затеняя поверхность, уменьшает испарение воды с поверхности почвы, а это переключает бесполезно расходуемую влагу на удовлетворение потребности растений в воде.

Общий вывод, вытекающий из материалов наблюдений над режимом влажности почвы и растений яровой пшеницы, размещаемой по чистому и сидеральным парам, сводится к тому, что в годы с майско-июньской (1976 г.) и июньско-июльской (1974 г.) засухами лучшим предшественником является чистый пар, снижающий проявление депрессий растений на водный дефицит. В годы с более благоприятным увлажнением с ГТК вегетационного периода 1,39 (1975 г.)-1,11 (1977 г.) - более эффективными оказываются сидеральные пары с запашкой на зеленое удобрение биомассы гороха и донника. Использование на удобрение зеленой массы овса оказывается эффективным только при самом благоприятном режиме увлажнения вегетационного периода (1975 г.).

4.2.3 Влагообеспеченность зерновых, размещаемых второй и третьей культурой по чистым и сидеральным парам

Анализ среднемноголетней динамики запасов доступной влаги в пахотном слое под повторными посевами пшеницы по чистым и сидеральным парам свидетельствует о незначительном преимуществе севооборотного звена с сидеральными парами (рис. 6). Однако в отдельные годы положительное последействие органических удобрений, внесенных в паровое поле, проявляется довольно четко. Так, в 1977 г. запасы влаги в пахотном слое под повторными посевами пшеницы по сидеральным парам превосходили вариант с чистым паром в фазу всходов на 8-26 мм, в фазу кущения - на 12-28 мм, в фазу цветения - на 7-13 мм (прил. 16). В метровом слое преимущество сидеральных паров составляло: в фазу всходов - 84-15 мм, в фазу кущения - 72-25 мм, в фазу цветения - 18-6 мм. При этом на первом месте по своей значимости стоит вариант с сидеральным гороховым паром (табл. 4.20).

Приведенная на рис. 6 среднемноголетняя динамика запасов влаги в метровом слое показывает, что к моменту посева в вариантах с сидеральными парами влаги содержится на 21-56 мм больше по сравнению с вариантом чистого пара. К моменту появления всходов различия в запасах влаги уменьшаются до 16-20 мм. В ясные весенние ветреные дни с выщелоченных черноземов испаряется 2-4 мм (20-40 т) влаги, а суточный расход влаги может достигать 50 т с каждого гектара. При этом проявляется известная закономерность увеличения потерь влаги на физическое испарение более увлажненной почвой.

По результатам исследований Н.В. Скляднева, А.И. Новиковой и И.Н. Казариновой (1973), проведенных на опытном поле кафедры, наибольшее количество воды из почвы испаряется весной до начала полевых работ. Суточные потери ее в это время составляют около 100 м3 с каждого гектара. Такое количество воды обычно затрачивается растениями пшеницы на формирование одного центнера зерна.

Таблица 4.20

Динамика запасов доступной влаги в слое 0-100 см под повторными посевами пшеницы по чистым и сидеральным парам

Предшественник	Годы	Посев	Всхо-ды	Куще- ние	Цвете-ние	Убор-ка	Уход в зиму
Пшеница по не- удобренному чистому пару	1975 1976 1977 1978	135 170 52 91	148 115 47 154	138 88 52 119	69 89 36 67	63 90 49 50	- 145 51 94
Пшеница по унавоженному чистому пару	1977 1978	45 102	61 168	73 111	49 60	65 44	59 44
Пшеница по сидеральному гороховому пару	1975 1976 1977 1978	200 204 128 139	160 100 131 154	147 74 124 123	52 82 54 53	85 75 67 44	- 145 88 68
Пшеница по сидеральному донниковому пару	1975 1976 1977	152 163 105	150 117 88	119 89 98	87 66 52	64 81 43	- 120 85
Пшеница по сидеральному овсяному пару	1975 1976 1977 1978	176 198 72 85	180 116 62 169	158 91 77 121	54 106 42 60	64 71 64 44	- 138 70 44

Известно, что в условиях края максимальные урожаи яровых зерновых культур можно получить при запасах доступной влаги в течение всего вегетационного периода в пределах 125-180 мм. Как мы видим, такие благоприятные условия влагообеспеченности под повторными посевами пшеницы по чистому пару складывались в 1975 и 1978 гг., а под посевами по сидеральному гороховому пару в течение 3-х лет (1975, 1977, 1978). Однако в обоих случаях оптимальные условия увлажнения почвы ограничивались сроком посев-кущение.

Как уже отмечалось, для поддержания водного баланса растений необходимо, чтобы испарение растением воды через листья компенсировалось ее поглощением через корни. Преобладание расходов воды над ее поступлением является причиной водного дефицита, максимум которого, как правило, совпадает с часами наибольшей интенсивности транспирации. Поэтому, вполне очевидно, что чем ниже запасы воды в почве в этот период, тем больший дефицит влаги наблюдается в растениях.

Так, например, в фазу всходов в 1975 г. запасы влаги в пахотном слое севооборотного звена с сидеральным гороховым паром были всего на 3 мм больше по сравнению с севооборотным звеном чистый пар - пшеница - пшеница, но этого оказалось достаточным, чтобы оводненность листьев в звене с сидеральным паром увеличилась на 3,1%, водный дефицит уменьшился на 6,1%, а интенсивность транспирации увеличилась с 2,7 до 3,14 г воды в час с 1 дм2, то есть рост транспирации не сопровождался увеличением водного дефицита в листьях пшеницы на фоне хорошей влагозарядки почвы. Такой факт отмечен и в фазу цветения пшеницы (табл. 4.21).

Таблица 4.21

Влагообеспеченность повторных посевов яровой пшеницы по чистым и сидеральным парам (1975 г.)

Фенофазы	Показатели	Т и п п а р а
		Чистый	Сидеральный
			Горох	Донник	Овес
	3В в слое 0-30 см	50	53	63	63
Всходы	ОР	80,0	83,1	80,3	79,8
(13 часов)	ВД	16,7	10,6	13,6	16,8
	ИТ	2,70	3,14	2,95	2,98
	3В в слое 0-50 см	70	64	65	74
Кущение	ОР	88,8	86,1	81,1	83,5
(10 часов)	ВД	14,1	12,1	13,1	12,9
	ИТ	1,73	2,69	2,79	3,11
	3В в слое 0-100 см	69	52	87	54
Цветение	ОР	79,1	79,0	66,9	67,5
(10 часов)	ВД	12,0	8,4	13,5	15,5
	ИТ	0,79	0,82	1,03	0,80

По-иному складывался водный режим растений в 1978 г. Так, в фазу всходов, при высоких и одинаковых запасах влаги в пахотном слое и практически одинаковых значениях оводненности листьев на всех вариантах опыта отмечалась высокая интенсивность транспирации, сопровождавшаяся, в отличие от 1975 г., ростом водного дефицита (табл. 4.22). В следующий срок наблюдений (фаза кущения) рост интенсивности транспирации также сопровождался увеличением водного дефицита. Несмотря на практически равные запасы влаги в полуметровом слое и одинаковую оводненность листьев в сравнении с аналогичным периодом 1975 г., абсолютные значения интенсивности транспирации были значительно ниже уровня 1975 г. Это в какой-то степени объясняется тем, что температура воздуха во вторую декаду июня 1978 г. превышала среднемноголетние значения на 1,10С, в то время как во второй декаде июня 1975 г. она соответствовала норме. При наступлении жаркой погоды имело место отставание поглощения воды от транспирации, а возрастающий водный дефицит вызывал депрессию транспирации, связанную с закрыванием устьиц. Иначе говоря, в условиях наступающей засухи значение транспирации как средства извлечения воды из почвы резко уменьшалось.

Таблица 4.22

Влагообеспеченность повторных посевов яровой пшеницы по чистым и сидеральным парам (1978 г.)

Фенофазы	Показатели	Т и п п а р а
		Чистый	Сидеральный
			Навоз	Горох	Овес
	3В в слое 0-30 см	76	70	70	73
Всходы	ОР	86,1	85,0	86,7	85,6
(12 часов)	ВД	22,6	18,1	14,8	18,4
	ИТ	7,6	5,3	4,6	4,8
	3В в слое 0-50 см	70	58	66	73
Кущение	ОР	88,1	88,1	88,7	88,2
(10 часов)	ВД	19,0	20,1	22,0	20,4
	ИТ	0,9	1,1	1,0	1,3

Оценивая различные предшественники по их влиянию на влагообеспеченность последующих культур, следует заключить, что оно в очень сильной степени определялось погодными условиями вегетационного периода.

Положительное последействие органических удобрений, внесенных в паровое поле, проявлялось во влажном 1975 г. и в обычном по увлажнению 1977 г. В эти годы среди сидеральных паров по своей эффективности выделялся гороховый пар, положительное влияние которого сказывалось как на динамике запасов почвенной влаги, так и на водном режиме растений. В частности, в этом варианте отмечались самые низкие значения водного дефицита листьев и самые высокие показатели интенсивности транспирации.

В слабозасушливом 1976 г., несмотря на высокие запасы доступной влаги в пахотном слое в предпосевной период (102-86 мм), они наполовину были утрачены на физическое испарение из почвы до появления всходов, и после майско-июньской засухи растения продолжали испытывать острый дефицит влаги по всем предшественникам практически в течение всего вегетационного периода.

В засушливом 1978 г., с выраженной июньско-июльской засухой, весенние запасы влаги в пахотном слое почвы находились на уровне 1975 благоприятного по увлажнению года. В отличие от засушливого 1976 г., растения пшеницы стали испытывать дефицит влаги только в фазу кущения, а в дальнейшем недостаток влаги наблюдался вплоть до уборки. В эти засушливые годы речь может идти лишь о более продуктивном использовании имеющейся влаги на фоне последействия органических удобрений.

По мнению многих исследователей, сидераты оказывают последействие в течение 3-5 последующих лет. Мы же имели возможность проследить его только в течение трех последующих лет.

Анализ режима влажности почвы под посевами ячменя, высеваемого третьей культурой по чистым и сидеральным парам, показал, что сидеральные пары не оказали существенного последействия на влагообеспеченность растений и можно говорить только о тенденции улучшения влагообеспеченности посевов. Так, в течение всего вегетационного периода 1976 г. в севооборотном звене с сидеральным гороховым паром влаги содержалось в метровом слое почвы больше, чем в звене с чистым паром, всего на 4-10 мм (табл. 4.23).

Таблица 4.23

Запасы доступной влаги под посевами третьей зерновой культуры по чистым и сидеральным парам (мм)

Годы	Вид пара	Слой, см	Сроки
			Посев	Кущение	Цветение	Уборка
	Чистый	0-30	71	19	27	18
		0-100	142	64	56	58
1976	Сидеральный	0-30	54	13	20	20
	гороховый	0-100	146	68	65	68
		0-30	47	46	29	29
	Чистый	0-100	72	128	90	90
1977	Сидеральный	0-30	41	50	35	26
	гороховый	0-100	86	118	124	85

В 1977 г. разница в пользу сидеральных паров была существенной лишь в фазу цветения ячменя. В метровом слое она достигала 34 мм.

4.2.4 Влагообеспеченность сельскохозяйственных культур в зернопаропропашных севооборотах с чистыми и сидеральными парами

Продуктивность сельскохозяйственных культур при достаточном количестве тепла и благоприятности других факторов в основном определяется обеспеченностью их влагой.

Прежде чем перейти к анализу влагообеспеченности посевов сельскохозяйственных культур, возделываемых в зернопаропропашных севооборотах в течение 2-х ротаций на фоне различных систем удобрений, отметим, что за годы исследований (1981-1991) влагообеспеченность вегетационных периодов была различной. К влажным относится 1982 г. (ГТК - 1,63), к умеренно влажным - 1981 (1,21), 1988 (1,29) и 1990 гг. (1,32). К недостаточно влажным (обычным для зоны) относится 1987 г. (0,9), а 6 из 11 лет были засушливыми: 1983 (0,69), 1984 (0,71), 1985 (0,82), 1986 (0,85), 1991 гг. (0,89). Как видим, необычным был период с 1983 по 1986 гг., когда засуха наблюдалась в течение 4-х лет подряд.

Определение продуктивных запасов почвенной влаги перед запашкой фитомассы озимой ржи в середине июня показало, что в среднем за 3 года они не уступают чистому пару (табл. 4.24). Этот факт свидетельствует о том, что посевы озимой ржи эффективно используют выпадающие осадки для формирования урожая, в то время как в чистых парах имеют место непроизводительные потери влаги на физическое испарение из почвы. Однако следует отметить, что из 3-х исследуемых лет в 1981 г. запасы влаги в метровом слое почвы чистого пара были на 50 мм выше, чем под продуцирующим посевом озимой ржи. Этот год является типичным по влагообеспеченности - с майско-июньской засухой. Незначительные осадки в мае и июне не компенсировали расхода влаги на транспирацию озимой ржи.

Таблица 4.24

Влияние длительности выращивания сидератов на остаточные запасы доступной влаги, мм (в среднем за 1981, 1983, 1987 гг.)

Сроки Определения	Слой, см	В и д п а р а
		чистый неудоб- ренный	чистый унаво- женный	сиде- ральный ржаной	сидераль- ный дон- никовый
Перед запашкой оз.ржи, 15.VI Перед запашкой дон- ника, 15.VII	0-30 0-100	34 106	42 123	37 114	- -
	0-30	44	44	38	33
	0-100	133	124	120	109

К середине июля, перед запашкой биомассы донника, запасы влаги в метровом слое чистого пара в среднем за три года на 24 мм больше, чем под продуцирующим донником, а по сравнению с сидеральным ржаным паром они остаются практически одинаковыми.

Определение запасов влаги в почве перед уходом в зиму показало, что в умеренно влажный 1981 год донниковый пар с запашкой биомассы в середине июля и в середине августа (отава) в условиях влажной второй половины лета лучше усваивали выпадающие осадки и поэтому ушли в зиму с запасами влаги, не уступающими чистым парам (табл. 4.25).

Таблица 4.25

Запасы продуктивной влаги перед уходом чистых и сидеральных паров в зиму, мм

Вид пара	Слой, см	1981 г.	1983 г.	1987 г.	В среднем за 3 года
Чистый неудобрен-	0-30	64	41	75	60
ный (контроль)	0-100	171	117	223	170
Чистый унавожен-	0-30	64	40	70	58
Ный	0-100	169	95	205	156
Сидеральный	0-30	63	34	67	55
Ржаной	0-100	147	79	174	133
Сидеральный	0-30	78	23	57	53
Донниковый	0-100	166	44	154	121
Отавно-сидераль-	0-30	78	9	-	-
ная донниковая зябь	0-100	177	0	-	-

Совершенно иная ситуация сложилась в засушливом 1983 году, когда за июль и август осадков выпало на 58 мм меньше нормы. Потери влаги из почвы на физическое испарение продолжались на всех парах, но самые большие запасы влаги остались в метровом слое чистого неудобренного пара - на 38-73 мм больше по сравнению с сидеральными парами. При этом, чем позже проводилась запашка сидеральной массы, тем меньше были остаточные запасы влаги. В данном случае подтвердилось преимущество озимой ржи как сидеральной культуры по сравнению с донником. Отавно-сидеральная донниковая зябь ушла в зиму практически с "мертвыми" запасами влаги в метровом слое почвы.

Преимущество чистых паров было существенным и в недостаточно влажном (ГТК - 0,90) 1987 г.

Полученные нами данные хорошо согласуются с выводами А.И. Новиковой (1978) о том, что занятые пары во влажные годы не уступают чистому пару по запасам влаги в почве перед их уходом в зиму. Подтверждают они и вывод Н.В. Скляднева (1970), сделанный на основании многолетних режимных наблюдений в экспериментальных полевых севооборотах кафедры общего земледелия в той его части, что при высоком увлажнении почвы (НВ) в предпаровой период и выпадении осадков за время парования больше многолетней нормы имеет место свободное капиллярное передвижение влаги из метрового слоя к испаряющей поверхности. Чистые пары в этом случае могут только выполнять функцию накопления элементов пищи, очищения почвы от семенных и вегетативных зачатков сорняков, но не сохранения и, тем более, накопления почвенной влаги.

В среднем же за три экспериментальных года чистые не удобренные навозом пары уходили в зиму с запасами продуктивной влаги в метровом слое почвы, превышающими сидеральный ржаной и донниковый пары соответственно на 37 и 49 мм.

Количество влаги в предзимний период в полях предшественников яровой пшеницы во многом определяет характер усвоения почвой зимне-весенних осадков. При этом четко проявляется закономерность, заключающаяся в том, что лучше усваивается влага зимне-весенних осадков на делянках, отличающихся ко времени ухода полей в зиму меньшими запасами влаги. Если за 100% взять сумму осадков, выпавших с середины октября 1981 г. по конец мая 1982 г. (252 мм), то процент усвоения этих осадков весьма невелик - 13,1%. Такая низкая степень усвоения зимне-весенних осадков сложилась на фоне хорошей влагозарядки почвы в предзимний период 1981 года.

Теплая, сухая и продолжительная осень 1983 года не способствовала влагонакоплению, и метровый слой почвы ушел в зиму с запасами влаги, меньшими, чем в предзимний период 1981 г., на 54-177 мм. Этот факт послужил одной из причин того, что коэффициент усвоения зимне-весенних осадков 1984 г. был существенно выше по сравнению с 1982 годом. Из выпавших с середины октября 1983 г. по 29 мая 1984 г. осадков на контроле усвоилось 28,3%, в варианте с чистым унавоженным паром - 84,1%, с сидеральным-ржаным паром - 77,5%, а в варианте с отавно-сидеральной зябью - 85,5% осадков.

Влагообеспеченность посевов яровой пшеницы, высеваемой по чистым и сидеральным парам, складывалась в годы исследований по-разному и во многом зависела не только от предзимних и весенних запасов влаги, но и от погодных условий вегетационных периодов этих лет. В этом отношении 1982 год отличался целым рядом нестандартных ситуаций. За 20 лет наблюдений метеопостом учхоза впервые зарегистрирована самая большая сумма осадков, выпавших за год - 583 мм. Впервые за 20 лет необычайно теплым и влажным оказался апрель с подекадными температурами, превышающими норму на 5,3о, 4,7о, 0,5оС. Осадки, выпавшие в апреле, превысили норму более чем в 2 раза (49 мм). Если учесть, что в мае и июне погода была также теплее обычного, а количество осадков, выпавших за эти месяцы, вдвое превысили норму, то следует признать наличие необычайно благоприятных стартовых условий для появления всходов и развития растений пшеницы.

Определение запасов почвенной влаги в период всходов пшеницы подтвердило их высокую влагообеспеченность по всем предшественникам (табл. 4.26).

В условиях лесостепи влажность почв от весны к осени обычно уменьшается, а дожди, выпадающие с апреля и до уборки, как правило, полностью расходуются на физическое испарение и транспирацию растений. Пополнение запасов влаги за счет майских осадков в 1982 г. - это как раз тот редкий случай, на который указывал В.В. Чижиков (1970), описывая режим влажности выщелоченного чернозема Канской лесостепи, когда в мае 1965 г., как и в описываемом нами 1982 г., выпало около 100 мм осадков.

Интенсивные дожди, прошедшие в первой декаде июня (36 мм), способствовали хорошей влагообеспеченности посевов пшеницы по всем предшественникам и в фазу ее кущения, включая не только различные виды паров, но и отавно-сидеральную зябь. Запасы продуктивной влаги в тридцатисантиметровом слое почвы варьировали от 57 (пшеница по чистому неудобренному пару) до 82-85 мм (пшеница по сидеральным парам и отавно-сидеральной зяби). Преимущество сидеральных донниковых паров и отавно-сидеральной зяби по сравнению с чистым паром относится и к метровому слою почвы. В этих вариантах метровый слой почвы содержал доступной влаги на 23-29 мм больше, чем на контроле.

Таблица 4.26

Запасы продуктивной влаги в посевах пшеницы по чистым и сидеральным парам, мм

Годы	Сроки	Слой, см	Предшественники
			Чистый пар	Сидеральные пары	Отавно-си- деральная зябь
			контроль	навоз	оз.рожь	донник
	Всходы	0-30	71	66	83	85	7
		0-100	192	178	180	197	169
1982	Кущение	0-30	57	68	83	82	85
		0-100	172	154	178	201	195
	Уборка	0-30	78	70	77	90	61
		0-100	183	137	130	166	131
	Всходы	0-30	55	82	68	68	53
		0-100	156	211	186	206	113
1984	Цветение	0-30	50	68	63	56	42
		0-100	157	208	193	153	148
	Уборка	0-30	12	12	10	7	10
		0-100	19	19	44	46	33
	Всходы	0-30	50	67	46	56	58*
		0-100	136	154	136	147	136
1988	Кущение	0-30	48	48	51	41	53*
		0-100	148	141	130	143	146
	Уборка	0-30	97	72	80	83	63*
		0-100	196	148	157	146	141

Примечание: * - в 1988 г. на фоне запашки 2 т/га соломы + N20.

Хорошая влагообеспеченность посевов пшеницы в 1982 г. сохранялась вплоть до уборки. Но если на контроле запасы влаги в метровом слое остались на уровне весенних, то в вариантах с внесением органических удобрений они уменьшились на 31-50 мм, что связано с формированием более высокого урожая пшеницы на удобренном фоне.

В 1984 г. при незначительном недоборе суммы годовых осадков вегетационный период оказался засушливым (ГТК-0,71), но хорошее пополнение запасов влаги за счет зимне-весенних осадков позволило сформировать достаточно высокий уровень обеспеченности влагой всходов пшеницы. На фоне унавоженного и сидеральных паров запасы влаги были выше по сравнению с контролем на 13-27 мм в пахотном слое и на 30-55 мм - в метровом слое. Как и в предзимний период, наименьшие запасы влаги зафиксированы в метровом слое отавно-сидеральной зяби, где влаги было на 43 мм меньше, чем на контроле.

Несмотря на то, что температуры второй и третьей декады мая оказались выше нормы на 1,7-2,3о С, а в первой декаде июля при полном отсутствии осадков среднедекадная температура также была выше нормы на 2,1о С, запасы влаги в пахотном и метровом слоях почвы были достаточными для формирования колоса. При этом в фазу цветения наиболее обеспеченными влагой были посевы по унавоженному и сидеральному ржаному пару. Метровый слой почвы на этих вариантах содержал по сравнению с контролем влаги больше соответственно на 51 и 36 мм.

Недобор осадков в августе и начале сентября привел к тому, что к моменту уборки запасы доступной влаги приблизились к критическому уровню, варьируя в пахотном слое в пределах 7-12 мм, а в метровом слое - от 19 до 46 мм.

К погодным особенностям умеренно влажного 1988 г. следует отнести то, что в первоначальный период развития яровых зерновых культур агрометеорологические условия для их роста были близки к оптимальным и способствовали интенсивному кущению злаков и закладке крупного колоса. Однако необычно прохладная погода июня и первой декады июля задержали развитие растений. За последние 50 лет такое продолжительное похолодание в летнее время наблюдалось впервые. Колошение яровой пшеницы началось только во второй декаде июля, в то время как в обычные годы колошение наступает в первой декаде месяца. Обильные ливневые дожди, прошедшие в третьей декаде июля, пополнили запасы влаги в почве. В результате в период уборки влажность пахотного слоя почвы была заметно выше, чем в весенний период.

В целом влагообеспеченность посевов пшеницы в течение всего вегетационного периода была практически одинаковой по всем предшественникам, если не считать того, что на контроле остаточные запасы влаги в метровом слое были выше на 38-55 мм.

С учетом погодных особенностей в годы исследований, из которых два года относятся к влажным и умеренно влажным, а один - к засушливым, выявлено преимущество чистого унавоженного и сидеральных паров в создании более благоприятных условий увлажнения пахотного и метрового слоев почвы в фазу всходов яровой пшеницы.

В среднем за три года пахотный слой почвы в этот период содержал доступной влаги: по унавоженному пару 72 мм, по сидеральному донниковому - 70 мм, по ржаному - 66 мм, по отавно-сидеральной зяби - 63 мм, а по чистому неудобренному пару - 59 мм (табл. 4.27). Запасы влаги в метровом слое по чистому унавоженному и сидеральному донниковому парам были выше по сравнению с контролем на 20-22 мм.

Таблица 4.27

Среднемноголетние запасы продуктивной влаги под посевами пшеницы по чистым и сидеральным парам, мм (1982, 1984, 1988 гг.)

Вид пара	Слой, см	Всходы	Кущение- цветение	Уборка
Чистый неудобрен-	0-30	59	52	62
ный (контроль)	0-100	161	159	133
Чистый унавоженный	0-30	72	61	51
	0-100	181	168	101
Сидеральный ржаной	0-30	66	66	56
	0-100	167	167	110
Сидеральный донни-	0-30	70	60	60
ковый	0-100	183	166	119
Отавно-сидеральная	0-30	63	60	45
Зябь	0-100	139	163	102

Определение запасов почвенной влаги, проведенное под посевами яровой пшеницы по чистым и сидеральным парам на фоне органической и органо-минеральной систем удобрения, созданных за годы первой ротации зернопаропропашных севооборотов, выявило преимущество органо-минеральной системы. Так внесение навоза в паровое поле в начале первой и второй ротации севооборота приводило к увеличению содержания продуктивной влаги в пахотном слое почвы в фазу всходов пшеницы на 17 мм по сравнению с контролем. На фоне органо-минеральной системы, когда за 8 лет навоз вносился трижды (дважды в паровое поле и один раз под кукурузу) - запасы влаги увеличивались в метровом слое почвы на 49 мм по сравнению с контролем (табл. 4.28).

Таблица 4.28

Запасы влаги под посевами пшеницы по чистым и сидеральным парам на фоне различных систем удобрения, мм (1988 г.)

Севооборот	Внесено удобрений за 8 лет на 1 га	Слой, см	Всхо-ды	Куще-ние	Уборка
	Без удобрений	0-30	50	48	97
	(контроль)	0-100	136	148	196
С чистым	60 т навоза	0-30	67	48	72
паром		0-100	154	141	148
	90 т навоза +	0-30	64	58	74
	N210Р300К210	0-100	185	180	169
С сидераль-	15,5 т оз.ржи +	0-30	46	51	80
ным ржаным	N40	0-100	136	130	157
паром	17,2 т оз.ржи +30 т	0-30	55	56	71
	навоза+N250P300K210	0-100	182	155	150
С сидераль-	16 т донника	0-30	56	41	83
ным донни-		0-100	147	143	146
ковым	18.2 т донника+30 т	0-30	62	61	65
паром	навоза+N210Р300К210	0-100	157	175	125
С сидераль-	3 т донника + 2 т	0-30	58	53	63
но-отавной	соломы + N20	0-100	136	146	141
зябью	3 т донника+30 т наво-	0-30	60	50	56
	за+2 т соломы+ N230Р300К210	0-100	138	166	117

Преимущество органо-минеральных систем удобрения перед органическими было заметным и в фазу кущения пшеницы. В метровом слое почвы оно выражалось в увеличении запасов влаги на 20-39 мм. На фоне высокого агрофона более продуктивное использование влаги на формирование урожая сопровождалось уменьшением остаточных запасов почвенной влаги в метровом слое. В вариантах с органическими системами удобрения они были меньше к периоду уборки пшеницы на 27-97 мм по сравнению с неудобренным фоном.

Органические удобрения, внесенные в паровое поле в начале второй ротации севооборотов, оказывали положительное влияние на водный режим почвы под повторными посевами зерновых.

В 1983 г. в фазу всходов ячменя запасы продуктивной влаги в пахотном слое на фоне последействия зеленых удобрений были выше по сравнению с неудобренным фоном на 29-31 мм, а на фоне последействия навоза - на 9 мм (табл. 4.29). Однако к фазе цветения преимущество сидеральных паров было утрачено, а к периоду уборки запасы продуктивной влаги в большинстве вариантов опыта были полностью исчерпаны.

В 1985 г. положительное последействие сидерации и навоза было более существенным, но относилось оно к запасам влаги в слое 0-100 см. Так, в фазу всходов ячменя на фоне последействия навоза метровый слой содержал влаги на 40 мм, а на фоне последействия сидеральных паров - на 77-107 мм больше по сравнению с неудобренным фоном. В фазу цветения эти различия оставались достоверными, но только на фоне последействия сидеральных паров, превышая контроль на 43-62 мм.

В 1989 г. пахотный слой под посевами ячменя, размещаемого второй культурой по сидеральным парам, в фазу всходов содержал влаги на 13-23 мм больше по сравнению с контролем, а в фазу кущения и цветения различия в запасах влаги как в пахотном, так и метровом слоях почвы становятся не существенными.

В среднем за три года последействие навоза проявляется в увеличении запасов влаги в фазу всходов ячменя на 10 мм в пахотном слое и на 19 мм - в метровом слое. В севооборотном звене с ржаным и донниковым парами положительное последействие сидеральных паров выражается в увеличении запасов влаги в пахотном слое на 15-25 мм, а в метровом - на 38-50 мм. К фазе цветения увлажненность пахотного слоя по всем предшественникам становится практически одинаковой. В метровом слое незначительное преимущество (на 13-18 мм) сохраняют варианты с сидеральными парами (табл. 4.30).

Таблица 4.29

Запасы влаги под повторными посевами зерновых по чистым и сидеральным парам, мм

Годы	Сроки	Слой почвы, см	Предшественники
			Пшеница по чистому пару	Пшеница по сиде- ральным парам	Пшеница по отавно- сидераль- ной зяби
			б/у (контроль)	навоз	оз.рожь	донник
1983	Всходы	0-30	29	38	60	58	50
		0-100	88	106	116	117	121
	Цветение	0-30	14	18	15	14	14
		0-100	83	109	72	57	60
	Уборка	0-30	0	0	0	4	3
		0-100	0	0	0	10	0
1985	Всходы	0-30	57	73	57	79	-
		0-100	91	131	168	198	-
	Цветение	0-30	22	17	35	38	-
		0-100	44	43	106	87	-
	Уборка	0-30	23	21	41	33	-
		0-100	49	50	118	88	-
	Всходы	0-30	50	55	63	73	63
		0-100	162	161	173	178	169
	Кущение	0-30	65	71	73	62	58
1989		0-100	179	193	177	164	173
	Цветение	0-30	24	20	24	30	37
		0-100	94	98	97	118	116
	Уборка	0-30	41	24	35	37	35
		0-100	123	83	103	105	92

НСР 05: В фазу всходов в слое 0-30 см: 1983 г. - 9 мм, 1985 г. - 12 мм, 1989 г. -13 мм. В фазу цветения в слое 0-100 см: 1983 и 1989 гг. - 18мм, 1985 г. -17 мм.

Таким образом, сидеральная масса, улучшая физические свойства почвы, способствует созданию более высоких запасов влаги под посевами ячменя, как минимум, в весенний период. Это обстоятельство является весьма важным, если учесть, что такой факт установлен в условиях 2-х засушливых лет и одного умеренно влажного года.

Таблица 4.30

Среднемноголетние запасы продуктивной влаги под повторными посевами зерновых по чистым и сидеральным парам, мм (1983, 1985, 1988 гг.)

Предшественники	Слой, см	Всходы	Цветение	Уборка
Пшеница по чистому не- удобренному пару (контроль)	0-30	45	20	21
	0-100	114	74	57
Пшеница по чистому	0-30	55	18	15
унавоженному пару	0-100	133	83	44
Пшеница по сидеральному	0-30	60	25	25
ржаному пару	0-100	152	92	74
Пшеница по сидеральному донниковому пару	0-30	70	27	25
	0-100	164	87	68

Положительное последействие органических удобрений в севооборотах с чистыми и сидеральными парами заметно возрастает на фоне применения минеральных удобрений. Так, например, в севообороте с чистым паром, где с 1981 г. навоз вносился трижды и систематически использовались минеральные удобрения, метровый слой к моменту посева ячменя содержал влаги на 58 мм больше по сравнению с аналогичным севооборотом, в котором удобрения не применялись (табл. 4.31).

В условиях засушливой весны 1989 г., когда за май выпало всего 6 мм осадков, преимущество органо-минеральных систем удобрения утрачивалось к фазе кущения, но осадки, прошедшие в конце третьей декады июня и в начале второй декады июля, лучше усваивались на фоне органо-минеральных систем удобрения. В результате к фазе цветения в вариантах с органо-минеральными системами удобрения влаги в метровом слое содержалось больше, чем на контроле, на 26-44 мм.

Если оценивать последействие органических удобрений, внесенных в паровое поле, по среднемноголетним значениям, то оказывается, что на 3-й год после их запашки они не оказывают влияния на влажность почвы в фазу всходов кукурузы (табл. 4.32). В то же время навоз, внесенный под кукурузу, оказывал прямое положительное влияние на запасы влаги, увеличивая их в фазу всходов кукурузы на 10-13 мм в пахотном и на 41-54 мм - в метровом слоях почвы.

Таблица 4.31

Запасы продуктивной влаги под повторными посевами зерновых по чистым и сидеральным парам на фоне различных систем удобрения, мм (1989 г.)

Вид пара	Внесено удобрений за 9 лет на 1 га	Слой, см	Посев	Куще- ние	Цвете-ние	Убор-ка
	Без удобрений	0-30	50	65	24	41
	(контроль)	0-100	162	179	94	123
Чистый	60 т навоза	0-30	55	71	20	24
		0-100	161	193	98	83
	90 т навоза+	0-30	61	65	25	31
	N255Р345К255	0-100	220	184	124	100
Сиде-	15,5 т сырой массы	0-30	63	73	24	35
ральный	оз. ржи+N40	0-100	173	177	97	103
ржаной	17,2 т оз.ржи+30 т	0-30	61	67	37	32
	навоза+N295Р345К255	0-100	191	188	138	104
Сиде-	16 т донника	0-30	73	62	30	37
ральный		0-100	178	164	118	105
донни-	18,2 т донника+30 т	0-30	60	64	31	32
ковый	навоза+N255Р345К255	0-100	183	179	120	84
Сиде-	3 т отавы донника+30 т	0-30	63	58	37	35
рально-	навоза+2 т соломы+
отавная	N20	0-100	169	173	116	92
зябь

Таблица 4.32

Влияние систем удобрения в севооборотах с чистыми и сидеральными парами на запасы влаги в фазу всходов кукурузы, мм (средние за 1984, 1986, 1990 гг.)

Вид пара	Системы удобрения	Слой почвы, см
		0-30	0-100
	Без удобрений (контроль)	66	136
Чистый	Навоз в пар	63	133
	Навоз в пар и под кукурузу+NPK	76	180
Сидеральный	Фитомасса озимой ржи	57	117
Ржаной	То же+навоз под кукурузу+NPK	77	177
Сидеральный	Фитомасса донника	65	130
Донниковый	То же+навоз под кукурузу+NPK	79	190

По среднемноголетним данным, внесение навоза под кукурузу приводило к увеличению запасов влаги в метровом слое почвы в фазу всходов пшеницы на 14 мм в севообороте с чистым паром и на 17-26 мм - в севооборотах с сидеральным ржаным и донниковым парами (табл. 4.33).

Таблица 4.33

Влияние систем удобрения в севооборотах с чистыми и сидеральными парами на запасы влаги в фазу всходов пшеницы, высеваемой по кукурузе, мм (средние за 1985, 1987, 1991 гг.)

Вид пара	Системы удобрения	Слой почвы, см
		0-30	0-100
	Без удобрений (контроль)	66	157
Чистый	Навоз в пар	62	148
	Навоз в пар и под кукурузу+NPK	66	162
Сидеральный	Фитомасса оз.ржи	63	150
Ржаной	То же+навоз под кукурузу+NPK	62	167
Сидеральный	Фитомасса донника	58	139
Донниковый	То же+навоз под кукурузу+NPK	67	165

Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что внесение органических удобрений в севооборотах с чистыми и сидеральными парами способствуют улучшению условий обеспеченности влагой возделываемых культур, но их последействие проявляется только в течение двух лет после внесения.

4.3 Влияние сидеральных паров и систем удобрения в севооборотах на плодородие почв

4.3.1 Запасы органического вещества и его разложение в чистых и сидеральных парах

Известно, что при длительном использовании почв в агроценозах гумус непрерывно минерализуется, а элементы питания все в больших и больших количествах отчуждаются с урожаями культур. Заметное падение почвенного плодородия в этом случае несколько сдерживается, поскольку гумус все время обновляется за счет поступления и гумификации свежих органических остатков и минерализации ранее образовавшегося гумуса. Тем не менее, в процессе длительной обработки даже черноземы утрачивают значительное количество запасов гумуса целинных почв, т.к. минерализация гумуса начинает преобладать над его образованием.

Это положение подтверждено и нами при анализе почвенных образцов, отобранных на целинном участке, примыкающем к опытному полю кафедры общего земледелия. Так, например, на участке опытного поля, где в течение 11 лет не применялись удобрения, содержание гумуса по сравнению с целинным участком снизилось с 10,78% до 8,92% (НСР0.5-0,55%). При этом становится вполне очевидным, что для воспроизводства плодородия черноземов необходимо обеспечивать высокий уровень поступления органического вещества в почву. Существенным дополнительным и наиболее дешевым источником свежего органического вещества для обеспечения бездефицитного баланса гумуса в пахотных почвах являются зеленые удобрения.

Следует заметить, что в опыте 1 донник высевался не под покров, а в чистом виде (одновидовый посев). При этом в засушливые 1973-1974 гг. он сильно повреждался люцерновым долгоносиком и угнетался сорными растениями.

Однако несмотря на то, что урожайность зеленой (наземной) массы донника была на 28-37 ц/га ниже по сравнению с горохом и овсом, поступающая в пахотный слой почвы абсолютно сухая биомасса (наземная, корни, мортмасса прошлых лет) у всех сидеральных культур была практически одинаковой, варьируя в пределах 90,5-93,9 ц/га (прил. 17). Различия между донником и другими сидеральными культурами нивелировались в основном за счет более мощно развитой корневой системы донника.

С бобовыми сидератами в почву возвращалось 155-158 кг/га азота, на 38-41 кг больше, чем с овсом (табл.4.34), но зато с биомассой овса на 32-35 кг больше поступало калия. В целом удобрительная ценность бобовых сидератов была выше злакового сидерата.

Таблица 4.34

Удобрительная ценность сидератов

Показатели	Донник	Горох	Овес
Урожай зеленой массы, т/га	6,64	9,45	10,26
Урожай АСВ, т/га	1,81	2,46	2,74
Содержание в АСВ, %: N	1,41	1,44	1,13
P	0,47	0,42	0,41
K	1,67	1,16	1,41
Поступило с наземной N массой в почву, кг/га: Р К	25,5	35,4	31,0
	8,5	10,3	11,2
	30,2	28,5	38,6
Урожайность АСВ корней+ мортмасса, т/га	7,24	6,76	6,65
Содержание в АСВ N	1,79	1,82	1,29
корней+мортмасса, %: P	0,47	0,49	0,45
K	0,77	0,81	1,20
Поступило с корнями и N	129,6	123,0	85,8
мортмассой, кг/га: P	34,0	33,1	29,9
K	55,7	54,8	79,8
Поступило с наземной N	155,1	158,4	116,8
массой, корнями и морт- P	42,5	43,4	41,1
массой в слой 0-30 см, кг/га: К	85,9	83,3	118,4

В опыте 2 величина поступления зеленой массы сидеральных культур в различные годы исследований составляла от 4,7 до 13,3 т/га. Самый низкий урожай зеленой массы озимой ржи и донника был получен в 1987 г. В условиях засушливого вегетационного периода 1986 г. подпокровные посевы этих культур уходили в зиму несколько изреженными. Сильные морозы в декабре 1986 г., когда в третьей декаде температура воздуха была на 10,6оС ниже нормы, возврат очень низких температур в момент схода снега, (в первой декаде апреля температура была на 6оС ниже нормы), приводили к гибели ослабленных растений.

Учет накопления органического вещества в сидеральных парах показал, что масса АСВ, включающая фитомассу сидеральных культур (живое растительное вещество текущего года) и мортмассу (растительные остатки прошлых лет), варьировала в пределах 5,7-11,3 т/га (табл. 4.35).

Таблица 4.35

Накопление органического вещества и питательных веществ в сидеральных парах

Показатели	Озимая рожь	Донник
	1981г.	1983г.	1987г.	1981 г.	1983г.	1987г.
Урожайность зеленой массы, т/га	12,5	10,4	4,7	12,9	13,3	5,3
Масса АСВ, т/га надземная часть корни+мортмасса(0-20см)	3,75	2,89	1,36	4,0	5,72	1,97
	11,3	11,0	6,3	9,0	5,7	6,6
Содержание в АСВ надземной массы, % :	2,29	2,30	2,22	2,72	3,30	2,92
N
Р2О5	0,55	0,55	0,53	0,47	0,47	0,48
К2О	1,41	1,41	1,38	1,67	1,67	1,61
Содержание в АСВ подземной массы , % :	1,29	1,08	1,18	1,79	1,39	1,47
N
P2O5	0,45	0,45	0,42	0,47	0,47	0,41
K2O	1,20	1,20	1,16	0,77	0,77	0,76
Поступило с раститель- ной массой, кг/га:	85,9	66,5	30,2	108,8	188,8	57,5
азота надземная часть
корни+мортмасса	145,8	118,8	74,3	161,1	79,2	97,0
Всего	231,7	185,3	104,5	269,9	268,0	154,5
фосфора надземная часть	20,6	15,9	7,2	18,8	26,9	9,5
корни+мортмасса	50,9	49,5	26,5	42,3	26,8	27,0
Всего	71,5	65,4	33,7	61,1	53,7	36,5
калия надземная часть	52,9	40,7	18,8	66,8	95,5	31,7
корни+мортмасса	135,6	132,0	73,1	69,3	43,9	50,2
всего	188,5	172,7	91,9	136,1	139,4	81,9

При использовании на сидерат бобовой культуры запасы азота в накопленном органическом веществе были на 57 кг/га больше по сравнению с злаковым сидератом, но при использовании на сидерат озимой ржи запасы фосфора и калия в органическом веществе почвы были выше по сравнению с донниковым паром соответственно на 7 и 32 кг/га.

В тесной связи с продуктивностью сидератов находится биологическая активность почвы и деструкционные процессы растительного вещества в почве, под которыми понимается отмирание фитомассы, переход отмерших органов и целых растений на почву и в почву, разложение растительных остатков.

Подробная количественная оценка продукционно-деструкционных процессов в агроценозах экспериментальных севооборотов с чистыми и сидеральными парами дана в монографии В.В. Чупровой "Углерод и азот в агроэкосистемах средней Сибири" (1997). Мы же остановимся лишь на отдельных, на наш взгляд, принципиальных результатах исследований, полученных в наших опытах.

За период парования в чистом пару без удобрений разложение запасов мортмассы, сформированной за счет корневых и надземных остатков предшествующей зерновой культуры, составило 58% от начальных запасов.

Внесение навоза в паровое поле создало условие для активного функционирования микроорганизмов-деструкторов, в частности, целлюлозных бактерий и актиномицетов. Через 47 дней после внесения навоза процессы разложения в почве достигли наивысшей интенсивности - 903 г/м2 и удельной скорости - 140 мг/(г·сут). За летний период органическое вещество навоза было минерализовано полностью. При этом на 98% уменьшились и запасы мортмассы предшествующей пару культуры.

Процессы разложения растительного вещества злакового сидерата сначала протекали медленно. С 22 июня по 8 августа минерализовалось всего 11% сидерата, а с 8 августа по 12 сентября разложилось 40% поступившего вещества. Оставшаяся его часть минерализовалась в осенне-весенний период. Тем не менее, несмотря на 1,5-месячное запоздание минерализационных процессов, полное разложение злакового сидерата закончилось в паровой период (328 дней).

В донниковом сидеральном пару деструкционные процессы протекали иначе. Насыщение субстрата легкодоступными водорастворимыми соединениями и азотом активизировало развитие микроорганизмов, при участии которых уже в первый период после запашки (12 июля-19 августа) разложилось 733 г/м2 растительного вещества, или 63% поступившего сидерата. Минерализация протекала с очень высокой удельной скоростью, 192 мл/(г сут). За 308 дней парового периода произошло полное разложение донникового сидерата.

За период отавного пара продолжительностью 281 день разложилась вся поступившая в почву растительная масса. Чуть больше половины этого вещества убыло в 35-дневный период сразу после запашки отавы в почву. Удельная скорость разложения была аналогична скорости распада навоза, в 6 раз больше скорости разложения ржаного сидерата и почти в 2 раза меньше, чем удельная скорость разложения полного донникового сидерата.

Наличие в почве свежих растительных остатков, богатых легкодоступными для микроорганизмов соединениями, по мнению В.В. Чупровой, - главная причина ускоренного разложения мортмассы.

Наблюдения за продукционно-деструкционными процессами в агроценозах зернопаровых звеньев севооборотов с чистыми и сидеральными парами, проведенные А.А. Шпедтом (1995), показали, что за период парования в неудобренных парах разлагается 43-54% от запасенного ранее растительного вещества, а в удобренных свежим органическим веществом парах - 57-87%. Следовательно, внесение зеленых удобрений и навоза значительно усиливало процессы разложения мортмассы в паровых почвах. После периода парования, вслед за вспышкой разложения, в агроценозах зерновых культур наблюдается значительное снижение интенсивности разложения. При этом процент разложения первоначальных запасов растительного вещества под посевами зерновых культур ниже, чем в паровых полях. Естественно, что в таком случае уменьшается и количество высвобождаемых питательных веществ.

4.3.2 Запасы и баланс гумуса в севооборотах с чистыми и сидеральными парами

Известно, что интенсивное использование почв сопровождается нарушением гумусного баланса, вследствие усиления минерализации органического вещества не только при возделывании пропашных, но и зерновых культур

Современные научные знания об использовании зеленых удобрений позволяют считать общепризнанным положение о том, что зеленые удобрения повышают содержание органического вещества и гумуса почвы на слабогумусированных легких почвах. Однако по отношению к высокогумусированным, в том числе и черноземам, единого мнения нет.

Сторонники отсутствия положительного действия зеленых удобрений на содержание органического вещества, в том числе гумуса, считают, что при внесении свежего органического вещества повышается активность микроорганизмов, что не только усиливает разложение свежего растительного вещества, но и минерализацию гумуса.

Выше уже отмечалось, что запаханная биомасса донника на выщелоченных черноземах Красноярской лесостепи уже в первый год (год парования) подвергается глубокому разложению в результате аммонификации и нитрификации. В последующие годы, начиная с агроценоза пшеницы, высеваемой по сидеральному пару, преобладает аммонификация, а нитрификация затухает.

При запашке биомассы озимой ржи она разлагается медленнее. По данным В.В. Чупровой, ее разложение заканчивается весной следующего года, а по мнению Д.Е. Полонской и Н.В. Вороновой, минерализация сидеральной массы озимой ржи происходит в течение двух лет, т.е. в период парования и под посевами пшеницы по пару. Свое мнение они обосновывают тем, что в варианте с ржаным сидеральным паром бактериальная флора восстанавливает свое доминирующее положение только к концу второго вегетационного периода.