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

Таблица 4.51

Динамика Р2О5 и К2О под посевами ячменя в слое 0-20 см (мг/100 г почвы) в зависимости от систем удобрения в севооборотах с чистыми и сидеральными парами (1989 г.)

Преимущество органо-минеральной системы удобрения в годы 1-й ротации севооборотов наблюдалось и перед посевом кукурузы (1986 г.). При этом запашка донника в пар и навоза под кукурузу по своему влиянию на содержание элементов питания оценивается выше, по сравнению с двухкратным внесением навоза - в пар и под кукурузу (табл. 4.52).

Органические удобрения, внесенные в пары, не оказывали последействия на содержание нитратного азота перед посевом кукурузы, но оно было заметным перед ее уборкой.

В отличие от нитратов, положительное последействие навоза и сидератов на содержание подвижного фосфора и обменного калия обнаруживается на 3-й год после их внесения не только перед уборкой, но и перед посевом кукурузы.

Таблица 4.52

Влияние систем удобрения на содержание элементов питания в посевах кукурузы (1986 г.)

Последействие органических удобрений, внесенных в паровые поля, было заметным и на 4-й год после их запашки, но только во второй ротации севооборотов, т.е. на фоне их повторного внесения (табл. 4.53, 4.54).

Необходимо отметить, что в условиях засушливого 1991 г. содержание нитратного азота в течение всего вегетационного периода было довольно низким по всем вариантам опыта. В фазу всходов растения пшеницы испытывали очень сильную (<5 мг/кг почвы) и сильную (5-10 мг/кг) потребность в азоте. При этом самое низкое содержание азота отмечено на контроле, а самое высокое - на делянках с внесением навоза под предшествующую культуру-кукурузу.

К фазе кущения содержание N-NO3 в пахотном слое увеличилось, но к фазе цветения оно снизилось и вновь стало возрастать к периоду уборки.

Таблица 4.53

Содержание N-NO3 в слое 0-20 см под посевами пшеницы по кукурузе в севооборотах с чистыми и сидеральными парами (мг/кг почвы, 1991 г.)

Примечание: 1- севооборот с чистым паром, 2 - севооборот с сидеральным ржаным паром, 3 - севооборот с сидеральным донниковым паром.

Таблица 4.54

Содержание Р2О5 и К2О в слое 0-20 см под посевами пшеницы по кукурузе в севооборотах с чистыми и сидеральными парами (мг/100 г почвы, 1991 г.)

Начиная с фазы кущения, стала более заметной тенденция, позволяющая говорить о положительном последействии органических удобрений, внесенных в паровые поля. Так, например, в фазу кущения на контроле содержалось 5,5 мг/кг N-NO3, а в вариантах с внесением органических удобрений в пары содержание азота увеличивалось до 6,6-7,1 мг/кг почвы. Самое же высокое содержание азота в почве обнаруживалось на фоне органо-минеральных систем удобрения, где за ротацию дважды применялись органические удобрения, а минеральные удобрения вносились под все культуры севооборота. На фоне такой системы удобрения пшеница испытывала наименьший дефицит в азоте в течение всего вегетационного периода.

Отмеченные выше закономерности полностью распространяются и на другой элемент питания - доступный фосфор. Однако, в отличие от нитратного азота, на всех вариантах опыта почва отличалась высоким содержанием фосфора - от 25,0 мг/100 г на контроле, до 35,6 мг в севообороте с сидеральным ржаным паром.

Более высокое по сравнению с контролем содержание в почве доступного фосфора на фоне органических и особенно на фоне органо-минеральных систем удобрения характерно для всего вегетационного периода, но если на контроле и на фоне органических систем динамика в содержании фосфора почти отсутст-вовала, то в вариантах с органо-минеральными системами удобрения содержание фосфора от всходов до уборки существенно уменьшалось.

Обеспеченность растений пшеницы обменным калием в опыте в течение всей вегетации варьировала от средней до высокой. В отличие от нитратного азота и подвижного фосфора, четких закономерностей в содержании обменного калия не выявлено.

4.3.4 Влияние систем удобрения на баланс питательных веществ в севооборотах с чистыми и сидеральными парами

Количественной оценке круговорота питательных веществ в земледелии большое значение придавал академик Д.Н. Прянишников (1952). При этом он обращал внимание на то, что подсчеты баланса азота, фосфора и калия за ротацию севооборота могут быть использованы для оценки системы удобрения и для выяснения того, насколько эта система соответствует намеченному заданию в части получения урожаев определенной высоты и задачам повышения плодородия почв.

При расчете баланса основной статьей прихода питательных веществ в почву считается поступление их с удобрениями, а расхода - вынос с урожаем основной и побочной продукции. Вынос питательных веществ урожаями культур, возделываемых в севообороте, является важнейшим показателем биологического круговорота, характеризующим потребность растений в этих веществах.

В настоящее время отрицательный баланс питательных веществ в целом по России составляет 87-90 кг/га, а по отдельным регионам он достигает 120-180 кг/га (М.М. Овчаренко, 1994). Это объясняется тем, что по сравнению с 1985 г. уровень применения минеральных удобрений снизился в 3 раза и составляет 32 кг/га в действующем веществе (Ю.П. Танделов, Е.И. Волошин и др., 1997).

Аналогичное положение с применением удобрений сложилось и в Красноярском крае. Если в 1991 г. на один гектар пашни вносилось 47,9 кг д.в. минеральных удобрений, то под урожай 1996 г. норма внесения уменьшилась до 16,6 кг, а в 1998 г. - до 7,9 кг.

Вносимые нормы минеральных и органических удобрений не обеспечивают бездефицитного баланса в почвах, не компенсируют вынос элементов питания с урожаями сельскохозяйственных культур, что приводит к постепенному снижению уровня плодородия почв.

Обращая внимание на явно отрицательную тенденцию снижения плодородия почвы, связанную с резким падением объемов применения удобрений, не следует забывать о важности контроля за балансом питательных веществ даже при условии отсутствия в хозяйстве дефицита в удобрениях. Дело в том, что под влиянием применения удобрений увеличивается урожай, а, следовательно, увеличивается и общий вынос питательных элементов урожаем разных культур (И.С. Шатилов и др., 1980; Ф.В. Янишевский и др., 1983; Т.Н. Кулаковская, 1990).

Расчет баланса питательных веществ, выполненный на основании данных, полученных в наших опытах, показал, что в зернопаропропашном севообороте, в котором не применялись удобрения (контроль), складывается отрицательный баланс по азоту, фосфору и калию под всеми культурами севооборота. Наибольший дефицит питательных веществ был под кукурузой: по азоту - 121 кг/га, по фосфору - 49 кг/га, по калию - 151 кг/га (табл. 4.55). В целом же по севообороту в среднем за две закладки опыта дефицит составил: по азоту - 93 кг/га, калию - 77 кг/га, по фосфору - 39 кг/га. Следовательно, в данном севообороте урожай сельскохозяйственных культур формировался в основном за счет естественного плодородия.

При применении минеральных удобрений в этом же севообороте в рекомендуемых для зоны дозах дефицит азота и калия сохраняется, но сокращается почти вдвое по сравнению с контролем, а положительный баланс складывается только по фосфору (+16 кг/га). Как и на контроле, самый большой дефицит в азоте и калии испытывают посевы кукурузы.

В целом за ротацию севооборота доза N165Р225К165 не в состоянии обеспечить бездефицитный баланс в системе почва-удобрение-растение по азоту и калию.

Органическая система удобрения с внесением за ротацию только 30 т/га навоза в пар также не обеспечивает положительного баланса питательных элементов. Только повторное внесение навоза под кукурузу на фоне применения минеральных удобрений под все культуры севооборота приводит к созданию положительного баланса элементов питания.

В севооборотах с донниковым и ржаным сидеральными парами баланс элементов питания складывается значительно лучше. По сравнению с минеральной системой удобрения в севообороте с чистым и донниковым парами дефицит азота сокращается на 40 кг/га, а по сравнению с разовым внесением навоза в паровое поле - на 33 кг/га.

Таблица 4.55

Баланс питательных веществ ( кг/га) в зависимости от систем удобрения в севообороте с чистым паром (в среднем за 2 закладки опыта)

В зернопаропропашных севооборотах с сидеральными парами больше всего выносится питательных элементов кукурузой (табл. 4.56). Поскольку эта культура калиелюбивая, то и самый большой дефицит в этом элементе питания ощущается как в севообороте с донниковым (-216 кг/га), так и ржаным паром (-167 кг/га). Однако на фоне органо-минеральной системы удобрения, при которой под кукурузу вносится навоз, в этом поле достигнут положительный баланс по всем элементам питания.

Оценивая баланс элементов питания в севооборотах с чистыми и сидеральными парами, следует заключить, что как в одних, так и в других их положительный баланс обеспечивает только органо-минеральная система удобрения.

Таблица 4.56

Баланс питательных веществ ( кг/га) в зависимости от систем удобрения в севооборотах с сидеральными парами (в среднем за 2 закладки опыта)

В севообороте с донниковым паром положительный баланс азота, фосфора и калия получен при запашке 130 ц/га зеленой массы донника, 30 т/га навоза под кукурузу и внесении под все культуры минеральных удобрений в сумме N210Р270К210, а в севообороте с ржаным сидеральным паром - при запашке 115 ц/га зеленой массы ржи, 30 т/га навоза под кукурузу и внесении за ротацию N230Р270К210.

4.4 Влияние сидератов и систем удобрения в севооборотах на сорный компонент агрофитоценоза

4.4.1 Засоренность посевов яровой пшеницы по чистым и сидеральным парам

Одним из путей научно-технического прогресса в современном земледелии является обоснование и переход к экологически сбалансированным ресурсосберегающим системам защиты сельскохозяйственных культур от сорных растений (А.В. Захаренко, 2000).

В условиях продолжающегося снижения ресурсного потенциала аграрного сектора страны, когда из-за финансовых трудностей сокращаются объемы использования агрохимикатов, и в частности гербицидов, борьба с сорняками является наиболее сложной из тех, с которыми сталкивается землепользователь сегодня. Особую опасность при этом представляет увеличение засоренности полей многолетними сорняками, такими, как осот полевой (желтый), осот розовый (будяк), пырей ползучий, хвощ полевой. Исключение из практики химических средств борьбы с сорной растительностью приводит к возрастанию вредоносности и однолетних сорняков, особенно овсюга.

При несомненном преимуществе чистого пара в борьбе с сорняками определенный интерес представляет возможность проанализировать полученный экспериментальный материал по засоренности посевов зерновых, возделываемых по чистым и сидеральным парам в течение 3-х лет подряд, с позиций их сравнительной эффективности в борьбе с сорняками.

Учет засоренности посевов пшеницы, размещаемых первой культурой по различным видам паров, показал, что во влажном 1975 г. в фазу цветения пше-ницы она была довольно высокой в количественном отношении, варьируя от 78 до 121 штук сорняков на 1 м2 (прил. 20). В данном случае лучшим предшественником оказался сидеральный гороховый пар (78 шт./м2). Засоренность посевов пшеницы по чистому неудобренному и сидеральному донниковому парам была выше на 52,6-55,1%. Однако чистый пар, как предшественник, имел преимущество, заключающееся в том, что до цветения посевы пшеницы не были засорены многолетними сорняками, в то время как по сидеральным парам на 1 м2 насчитывалось от 2,3 до 4,0 растений осота полевого.

Несмотря на сравнительно высокую засоренность, сорняки в этот период не получили дальнейшего развития.

Хорошее развитие стеблестоя пшеницы не способствовало дальнейшему росту засоренности посевов. К периоду уборки количество сорняков снизилось на 4,8-7,6%, за исключением варианта с сидеральным овсяным паром, где количество сорняков увеличилось на 4,5%.

О том, что в благоприятных условиях увлажнения культурные растения лучше противостоят сорным, свидетельствует тот факт, что к периоду уборки сырая масса сорняков осталась на прежнем уровне.

Как уже отмечалось выше, сорные растения в условиях 1975 г. не получили существенного развития. В этом отношении более объективна оценка вредоносности сорняков по их доле в общей массе агрофитоценоза. В данном случае сырая масса сорняков по отношению к массе агрофитоценоза пшеницы при посеве по чистому пару составляла 13,5%, по сидеральному донниковому - 13,8, по овсяному - 10,3%, а самой низкой она была в варианте с сидеральным гороховым паром - 7%.

Совершенно по-иному складывалась ситуация с засоренностью посевов пшеницы в 1976 засушливом году. К фазе цветения пшеницы количество сорняков было меньше в 5,1-9,3 раза по сравнению с аналогичным периодом 1975 г. Меньше их было и к периоду уборки, в 2,6-4,7 раза. Однако масса сорняков по отношению к общей массе агрофитоценоза была значительно выше, особенно в вариантах с сидеральным донниковым и овсяным парами, где она достигала 35,6-39,4%.

В обычном по увлажнению 1977 г. количество сорняков в посевах пшеницы по сидеральным парам увеличивалось к периоду уборки в 2,2-3,1 раза, но их масса была меньшей в 1,6-1,7 раза по сравнению с контролем, за который принят вариант с чистым неудобренным паром.

По среднемноголетним значениям (рис.8) общая численность сорняков при посеве пшеницы по сидеральному гороховому пару в фазу ее цветения была ниже по сравнению с контролем на 43,1%, а к периоду уборки - на 27,1%. В варианте с сидеральным овсяным паром общее число сорняков по сравнению с контролем уменьшалось на 33,6%, но к периоду уборки оно увеличивалось на 2,2%. В отличие от других сидеральных культур, в севооборотном звене с донниковым паром засоренность по сравнению с контролем была выше уже в фазу цветения пшеницы на 4,3%, а к уборке - на 30,6%. Уменьшалось по сравнению с контролем общее число сорняков и на фоне унавоженного чистого пара - на 48% в фазу цветения и на 8,8% - перед уборкой.

Уменьшение численности сорняков на фоне внесения в почву органических удобрений является следствием усиления фактора биологического подавления сорняков культурными растениями, находящимися в сравнительно благоприятных условиях обеспеченности водой и пищей.

Если в благоприятные по увлажнению годы количество сорняков к периоду уборки уменьшается, то в обычные и засушливые годы - увеличивается. При этом в годы с типичной засухой (1976) сорняки получают достаточно хорошее развитие под покровом ослабленных засухой культурных растений и тогда от весны к осени возрастает не только численность, но и масса сорных растений. Так, если в благоприятные и обычные по увлажнению годы масса сорняков по отношению к общей массе агрофитоценоза варьировала от 7,0 до 14,0%, то в слабозасушливом 1996 г. она колебалась от 9,8 до 39,4%. В условиях края такая же закономерность отмечена и в исследованиях В.В. Лисунова (1996).

Многочисленными исследованиями установлено, что между уровнем обилия сорного компонента агрофитоценоза и урожайностью сельскохозяйственных культур существует обратная корреляционная связь (А.В. Захаренко, 2000).

Статистическая обработка экспериментальных данных подтверждает, что урожайность зерна пшеницы при ее посеве по чистым и сидеральным парам зависит от сырой массы сорных растений. Масса сорняков в фазу цветения пшеницы оказывает более существенное влияние на урожай зерна в=0,748 нежели масса сорняков перед уборкой пшеницы в=0,585.

Таким образом, оценка чистых и сидеральных паров с позиций их эффективности в борьбе с сорной растительностью позволяет заключить, что сидеральные пары, как предшественник яровой пшеницы, не только не уступают, но, как правило, превосходят чистые за счет создания лучшего агрофона. В то же время необходимо подчеркнуть, что в засушливые годы, при наличии на поле большого количества сорняков, проблема борьбы с засухой в еще большей степени обостряется, поскольку известно, что сорняки, будучи лучше приспособленными к условиям жизни, нежели культурные растения, потребляют более значительное количество воды и пищи. Например, овсюг извлекает из почвы в 1,5 раза больше воды, чем пшеница, а растения осота розового выносят из почвы азота в 1,5 раза и калия в 2 раза больше, чем колосовые хлеба (С.А. Воробьев, В.Е. Егоров и др. 1964).

На засоренных посевах влажность почвы в корнеобитаемом слое снижается на 2-5%, что приводит к задержке роста и развития культурных растений в начале вегетации (А.В. Захаренко).

4.4.2 Засоренность повторных посевов пшеницы и ячменя, высеваемого третьей зерновой культурой по парам

Засоренность повторных посевов по чистым и сидеральным парам в годы исследований складывалась по-разному и в значительной степени зависела не только от предшественников, но и от погодных условий этих лет.

Во влажном 1975 г. численность сорняков под повторными посевами в фазу цветения пшеницы была меньшей по сравнению с первыми посевами в 2,1-2,5 раза. От фазы цветения пшеницы и до ее уборки число сорняков уменьшалось в зависимости от предшественников следующим образом: по сидеральному донниковому пару на 3,4%, овсяному - на 24,8%, по гороховому - на 26,8%, в то время как по чистому пару - на 19,5%. Одновременно с уменьшением численности сорняков к уборке на 14,3-15,2% уменьшалась и сырая масса сорняков, кроме варианта с сидеральным донниковым паром, где она осталась неизменной (прил. 21).

На повторных посевах пшеницы по сидеральному донниковому пару, так же как и на первых, удельный вес сорных растений в общей биомассе агрофитоценоза был самым высоким - 17,0%, в то время как на остальных вариантах он варьировал в пределах 3,2-6,2% (рис. 9). При этом самый низкий удельный вес сорняков отмечен на повторных посевах по сидеральному гороховому пару - 3,2%.

В отличие от влажного 1975 г., в обычный (1977) и слабозасушливый (1976) годы засоренность повторных посевов от фазы цветения до уборки пшеницы возрастает, а в засушливый 1978 г., наоборот, - уменьшается.

Обильные июльские осадки (95 мм) после майско-июньской засухи 1976 г. способствовали прорастанию части ранее покоящихся в сухой почве семян сорняков. Сорные растения, не встречая серьезной конкуренции со стороны ослабленных засухой растений пшеницы, получили хорошее развитие. В результате к периоду уборки удельная масса сорняков в общей биомассе агрофитоценоза в вариантах составила в порядке возрастания: в звене с сидеральным гороховым паром - 36,0%, донниковым - 40,7%, овсяном - 43,3%, чистым паром - 48,2%. Напомним, что доля сорного компонента в посоевах пшеницы по парам в этом же году варьировала в пределах 9,8-39,4%. Это свидетельствует о том, что первые посевы пшеницы по парам по сравнению с повторными в большей степени препятствовали развитию сорных растений в условиях майско-июньской засухи.

Подобная ситуация имела место и в обычном по увлажнению 1977 г., когда на повторных посевах сорные растения продолжали наращивать биомассу вплоть до уборки и их доля от общей массы агрофитоценоза достигала 43,5-65,4%, в то время как на первых посевах по парам она составляла не более 14%.

В засушливом 1978 г. с ярко выраженной июньско-июльской засухой, повторные посевы пшеницы по парам были наиболее засоренными. Число сорняков в фазу цветения пшеницы варьировало в пределах 101-140 шт./м2, а к периоду уборки их численность снизилась до 73-104. При этом удельный вес сорных растений в общей биомассе агрофитоценоза был заметно ниже (14,6-30,1%) по сравнению с предыдущим годом. Из этого факта следует, что в засушливый год от дефицита влаги страдают как культурные, так и сорные растения.

Если оценивать влияние паровых предшественников на засоренность повторных посевов пшеницы по среднемноголетним значениям, то по числу сорняков в фазу ее цветения они располагались в следующий нисходящий ряд: чистый неудобренный пар (71,7 шт./м2) - чистый унавоженный пар (59,3 шт./м2) - сидеральный овсяной пар (53 шт./м2) - сидеральный донниковый пар (40,9 шт./м2) - сидеральный гороховый пар (44,7 шт./м2). К уборке число сорняков в севооборотных звеньях с сидеральными парами несколько увеличивается, а в звене с чистым паром наоборот - уменьшается (прил. 22). В результате различия между предшественниками становятся незначительными. Однако в звеньях с сидеральными парами сырая масса сорняков имеет более высокие значения по сравнению с вариантом чистого пара. При этом особенно выделяется севооборотное звено с сидеральным донниковым паром, где масса сорняков вдвое превышает контрольный вариант.

И, наконец, важно отметить, что по сравнению с первыми посевами пшеницы по парам число сорняков под повторными посевами пшеницы в фазу ее цветения увеличивается в звене с чистым неудобренным паром на 19,3%, с сидеральным гороховым паром - на 30,7%, с сидеральным овсяным паром - на 32,8%, а в звене с донниковым паром наоборот - уменьшается на 43,3%.

На период уборки численность сорняков под повторными посевами пшеницы увеличивается по сравнению с первыми посевами на 16,8%, но только на посевах по сидеральному гороховому пару. На повторных посевах по сидеральному овсяному, донниковому и чистому пару она уменьшается соответственно на 1,7, 31,4 и 14,3%. Значит ли это, что в последнем случае снижается вредоносность сорняков? Вероятно, нет, поскольку большая засоренность посевов в фазу формирования репродуктивных органов носит также негативный характер.

Наблюдения за засоренностью посевов ячменя, высеваемого третьей зерновой культурой по чистым и сидеральным парам, показали, что в среднем за три года она была примерно равновеликой в количественном выражении. Однако нельзя не заметить, что в вариантах, где в качестве сидератов использовалась биомасса гороха и овса, число многолетних сорняков по отношению к контролю увеличивалось на 45,3-53%. Сырая масса сорняков в севооборотных звеньях с сидеральными парами также была выше: на фоне горохового сидерата на 53,9%, донникового - на 61%, овсяного - на 21%. При этом среди сидеральных паров выделялся вариант с использованием биомассы гороха. Здесь масса многолетних сорняков была больше по сравнению с контролем на 96,4% (табл. 4.57).

Таблица 4.57

Засоренность посевов перед уборкой ячменя в севооборотных звеньях: пар - пшеница - пшеница- ячмень (1976-1978 гг.)

Анализ среднемноголетней динамики засоренности посевов зерновых в севооборотных звеньях с чистым и сидеральными парами позволяет заключить, что на второй год после парования количество сорняков увеличивается только под повторными посевами яровой пшеницы по сидеральному гороховому пару - на 16,8%. Однако весьма важно отметить значительное увеличение массы сорняков, которая увеличивалась не только в севооборотном звене с сидеральным гороховым паром, но и во всех севооборотных звеньях - от 195 до 369% (табл.4.58).

Таблица 4.58

Среднемноголетняя динамика засоренности посевов зерновых в севооборот ных звеньях с чистым и сидеральными парами перед их уборкой

На третий год после парования количество сорняков в посевах ячменя увеличилось по сравнению с повторными посевами пшеницы на 118-137%, а по сравнению с первыми посевами пшеницы по различным паровым предшественникам на 116-157%. Одновременно с увеличением количества сорняков возрастала и их масса, но это увеличение было не адекватным. Так, по отношению к повторным посевам пшеницы масса сорняков в посевах ячменя увеличивалась на 105-175%, а по отношению к первым посевам - на 282-648%. При этом сорняки лучше развивались в посевах ячменя в звене с сидеральным гороховым паром.

Таким образом, прослеживается четко выраженная закономерность роста вредоносности сорняков по мере удаления посевов от парового поля. При этом установлена тенденция, заключающаяся в том, что при отсутствии существенных различий между севооборотными звеньями по количеству сорняков они получают лучшее развитие в севооборотных звеньях с сидеральными парами, в которых в качестве зеленых удобрений использовались бобовые культуры, на фоне которых складывался лучший режим питания.

4.4.3 Засоренность посевов сельскохозяйственных культур в севооборотах с чистыми и сидеральными парами на фоне органической и органо-минеральной систем удобрения

В лесостепной зоне края основными засорителями посевов сельскохозяйственных культур являются малолетние сорные растения: гречишка вьюнковая (Poligonum convolvulis), конопля дикая (Canabis ruderalis), овсюг (Avena fatua), щетинник зеленый (Setaria viridis), щетинник сизый (Setaria glauca), жабрей (Qaliopsis bifida), марь белая (Chenopodium album) и другие. Из многолетних сорняков наибольшую опасность представляют: пырей ползучий (Elytrigia repens), осот розовый (Cirsium arvense), осот полевой (Sonchus arvensis).

Сравнительная оценка засоренности посевов зерновых культур в севооборотных звеньях с чистыми и сидеральными парами позволила установить тенденцию, заключающуюся в том, что при отсутствии существенных различий в количестве сорняков они получают лучшее развитие в севооборотных звеньях с сидеральными парами, в которых в качестве зеленых удобрений использовались бобовые культуры, на фоне которых складывался лучший режим питания.

При интенсивном применении удобрений они часто не дают ожидаемого эффекта. К числу факторов, ограничивающих эффективность удобрений, в первую очередь относится дефицит влаги. К числу таких факторов относится и засоренность посевов, достигающая экономического порога вредоносности. При этом отрицательная роль сорняков сводится не только к более высокому по сравнению с культурными растениями выносу из почвы элементов питания и влаги, но и к затенению культурных растений, уменьшению коэффициента использования ФАР, ухудшению общей фитосанитарной обстановки, увеличению риска полегания посевов.

Учет засоренности посевов пшеницы по парам в фазу ее цветения в опыте 2 показал, что на фоне внесения навоза и донникового сидерата количество и масса сорняков были несколько большими по сравнению с контролем. Самая же низкая засоренность отмечена на фоне сидерального ржаного пара (рис. 10). Объясняется это тем, что весенние подпокровные посевы ржи в год, предшествующий парованию, развивают к осени мощную корневую систему, позволяющую ей с ранней весны интенсивно наращивать вегетативную массу, заглушая при этом многие сорняки.

Кроме того известно ингибирующее действие растений ржи, обусловленное выделением в почву корнями токсичных веществ, токсичных для развития таких сорняков как марь белая, щирица, амброзия, которые подавляются более чем на 90%. Иденфицированные из ржи фенилмолочная и оксимасляная кислоты ингибируют рост корней и проростков сорняков (А.В. Захаренко, 2000).

Внесение под пшеницу двойного суперфосфата заметно увеличивало засоренность при посеве по чистому унавоженному пару - на 26 шт./м2, или на 30,6% по сравнению с контролем.

Несмотря на сравнительно высокую количественную засоренность посевов пшеницы в условиях засушливого 1984 г., сорные растения были слабо развитыми. Так, на органическом фоне сухая масса одного сорняка варьировала в пределах 0,15-0,18 г. При внесении суперфосфата общая масса сорняков несколько увеличивалась.

Виды паров и системы удобрения оказывали существенное влияние и на засоренность повторных посевов зерновых. В звеньях с сидеральными парами, в которых не применялись минеральные удобрения (органическая система), количество сорняков и их масса были меньшими по сравнению с контролем (рис. 11). В среднем за 1983 и 1989 гг. засоренность ячменя в звеньях с сидеральным ржаным и донниковым парами снижалась на 33,0-26,6% по сравнению с контролем. В то же время внесение минеральных удобрений на фоне органических приводило к увеличению массы сорняков. Например, в 1983 г. по отношению к контролю она увеличивалась: в звене с унавоженным паром на 150,3%, в звене с сидеральным ржаным и донниковым парами соответственно на 152,3 и 125,8%.

В посевах кукурузы, размещаемой третьей культурой по парам, количество сорняков практически одинаково на фоне внесения в паровые поля навоза или зеленой массы озимой ржи (53-55 шт./м2), а в севообороте с сидеральным донниковым паром число сорняков в 2,3 раза меньше по сравнению с контролем (рис. 12). Внесение навоза под кукурузу на фоне минеральных удобрений увеличивало количество многолетних сорняков. При запашке органических удобрений в паровое поле число многолетних сорняков варьировало в пределах 2-13 шт./м2, а на органо-минеральных фонах с внесением навоза под кукурузу их число увеличивалось до 8-24 шт./м2, вызывая увеличение общей массы сорных растений.

Виды паров и системы удобрения оказывали определенное влияние на видовой состав сорных растений. В варианте, где один раз за ротацию запахивали навоз в пар, видовой состав сорняков в посевах кукурузы включает: 39% овсюга, 35% подмаренника, 16,4% жабрея, 4,1% аистника, 3,5% мари белой и др. На контроле больше было подмаренника - (40%), овсюга (38%), мари белой (7%) и меньше жабрея (9%), а на долю аистника приходилось 4%.

В севообороте с сидеральным ржаным паром видовой состав сорняков несколько изменился. В частности, на 12% снижается засорение овсюгом, но увеличивается количество аистника, а также появляются щетинники. На долю аистника приходится 56%, овсюга - 27%, щетинника - 7,6%. Конопля и щирица встречаются единично. Иным был состав сорняков в севообороте с сидеральным донниковым паром. Здесь либо отсутствовал овсюг, либо на его долю приходилось всего 1 - 2%, но больше стало щетинников (45%) и мари (11,4%). На долю аистника приходилось 26%, щирицы 8,8% и жабрея 5,4%.

Снижение засоренности овсюгом посевов по сидеральным донниковым и ржаным парам частично объясняется и тем, что указанные сидеральные культуры относятся к наиболее конкурентоспособным в борьбе с сорняками, но и тем, что эти культуры высевались под покров зерновых, а, следовательно, обработка почвы здесь не проводилась в течение двух лет. Между тем известно, что овсюг дает всходы только на ежегодно обрабатываемых полях (Л.Г. Лукьянова, 2000).

На органо-минеральном фоне при внесении навоза под кукурузу и NPK под все культуры резко снижается засоренность овсюгом, а в севообороте с сидеральным донниковым паром его нет совсем. Последнее обстоятельство имеет весьма важное значение, поскольку овсюг относится к одному из самых злостных сорняков в условиях края. Основные же засорители посевов кукурузы при этой системе удобрений: щетинник - от 47 до 69%, щирица - до 31,2% и аистник - до 16,5%.

В зернопропашном звене севооборотов засоренность посевов пшеницы, размещаемой по кукурузе, увеличивается.

На фоне разового применения органических удобрений за ротацию севооборота (в паровое поле) наиболее чистыми от сорняков были посевы пшеницы по кукурузе в севооборотах с донниковым и ржаным сидеральными парами (рис.13). В этих севооборотах число сорняков в среднем за 1985 и 1987 гг. уменьшалось по сравнению с контролем на 18,1-15,9%.

Внесение навоза под кукурузу на фоне систематического применения минеральных удобрений увеличивало засоренность пшеницы: в севообороте с чистым неудобренным паром на 22,2%, с чистым унавоженным паром - на 56,2%, с сидеральным ржаным и донниковым парами соответственно на 39,3 и 42,4%. При этом преимущество севооборотов с сидеральными парами продолжало сохраняться.

По сравнению с видовым составом сорняков в посевах кукурузы их видовой состав меняется в посевах пшеницы. Из малолетних сорняков основное количество приходится на щетинники. На фоне органических систем удобрения на его долю приходится 23%, овсюга 18%, жабрея 16%. На долю гречишки вьюнковой, которой не было в посевах кукурузы, приходится 15%. На фоне органо-минеральных систем удобрения засоренность щетинником становится еще более высокой, достигая в среднем по вариантам 55%. Засорение гречишкой и жабреем остается на том же уровне. В севооборотах с сидеральными парами вновь отмечалось отсутствие овсюга.

Учет засоренности посевов яровой пшеницы по кукурузе, проведенный в 1991 г. (вторая ротация севооборотов), выявил необычайно высокое количество аистника цикутного - позднего ярового сорняка, на долю которого приходилось от 80 до 90% от всех однолетних сорняков. Массовую вспышку этого сорняка, вероятно, следует объяснить тем, что в предыдущий год предшественник пшеницы кукуруза имела в составе сорняков до 23% аистника. Следует отметить, что кукуруза была убрана на силос не в августе (обычный срок), а в начале второй декады сентября, когда основная масса аистника уже обсеменилась. Если всходы ранних яровых сорняков в большей своей части были уничтожены предпосевной культивацией, то всходы аистника появились только в начале фазы кущения пшеницы.

Майско-июньская засуха не способствовала хорошему развитию пшеницы и в этих условиях сорные растения оказались более конкурентоспособными в борьбе с культурными растениями. Поскольку к моменту выпадения июльских осадков растения пшеницы уже были ослаблены, то более устойчивые к засухе сорняки и в этом случае имели явное преимущество в использовании этих осадков. Достаточно отметить, что в фазу цветения пшеницы сырая масса всех сорняков в отдельных случаях достигала 700-785 г/м2 (табл. 4.59).

В наблюдениях за засоренностью посевов в севооборотах с чистыми и сидеральными парами установлено, что, начиная с повторных посевов зерновых по парам, когда роль чистого пара в борьбе с сорняками ослабевает, преимущество переходит к сидеральным парам. Так, например, в условиях 1991 г. (2-я ротация) в фазу цветения пшеницы, высеваемой по кукурузе, наиболее чистыми от сорняков были посевы в севооборотах с сидеральными парами (205-268 шт./м2), затем в порядке возрастания засоренности размещались севообороты с чистым унавоженным (317 шт./м2) и чистыми неудобренными парами - 426 шт./м2.

Таблица 4.59

Влияние систем удобрения на засоренность пшеницы по кукурузе в севооборотах с чистыми и сидеральными парами (1991 г., цветение)

По сравнению с органическими системами удобрения, органо-минеральные системы приводили к увеличению численности и массы сорняков.

Внесение навоза под кукурузу на фоне систематического применения минеральных удобрений значительно увеличивало засоренность пшеницы как в севооборотах с чистыми, так и в севооборотах с сидеральными парами. В севообороте с унавоженным паром число сорняков увеличивалось в 1,4 раза, в севообороте с сидеральным ржаным паром - в 1,7 раза, а в севообороте с донниковым паром - в 2,2 раза. При этом сырая масса сорняков на органо-минеральном фоне увеличивалась по сравнению с контролем в меньшей степени - в 1,1-1,3 раза, что свидетельствует о наличии фактора подавления сорняков культурными растениями на этом фоне.

4.5 Влияние систем удобрения на продуктивность севооборотов с чистыми и сидеральными парами

4.5.1 Формирование урожая яровой пшеницы при посеве по чистым и сидеральным парам

Величина урожая зерновой культуры является результатом сложного взаимодействия растений с окружающими условиями среды и в конечном счете определяется двумя величинами: числом плодоносящих стеблей на единицу площади и массой зерна с одного растения.

Первая величина зависит от числа сохранившихся к уборке растений и их продуктивной кустистости. Вторая - от числа зерен в колосе и от массы 1000 зерен. Совокупность же и соотношение данных величин образует собой структуру урожая зерновой культуры.

Известно, что закладка и формирование зачаточного колоса яровой пшеницы начинается очень рано, в самые начальные этапы органогенеза. При этом, наряду с другими важными факторами среды (питание, температуры), большое значение имеет наличие в почве доступной влаги. Недостаточное водоснабжение в период формирования колосьев ведет к уменьшению числа зерен в колосе, в результате чего потерю урожая не удается восстановить в последующие фазы развития ни водоснабжением, ни питанием.

Влияние предшественников на рост и развитие растений, величину и качество урожая многообразно, но поскольку одним из основных факторов, оказывающих влияние на формирование урожая, является обеспеченность посевов водой, нам представляется весьма важным установить их влияние не только на конечный результат - величину полученного урожая, но и выявить, за счет каких элементов структуры урожая был сформирован тот или иной урожай.

В условиях Средней Сибири преимущество чистых паров в сравнении с непаровыми предшественниками вполне очевидно. Однако при этом принципиально важно подчеркивать, что чистый пар с точки зрения влагообеспеченности, является лучшим предшественником для яровой пшеницы в засушливые годы. В этом отношении полученные нами экспериментальные данные позволяют лишний раз подтвердить этот общепризнанный факт.

Напомним, что в очень засушливом 1974 г., с выраженной июньско-июльской засухой возрастание дефицита влаги в растениях отмечалось от фазы выхода в трубку до цветения пшеницы, а в слабо засушливом 1976 г., с майско-июньской засухой, значительный водный дефицит проявлялся уже в фазу всходов. Во влажном 1975 г., наоборот, сидеральные пары имели преимущество перед чистым неудобренным паром как в режиме влажности почвы, так и в водном режиме растений. В обычный по увлажнению 1977 г. лучший режим влажности почвы и растений складывался в звене с занятым сидеральным гороховым и в звене с чистым унавоженным паром.

В Средней Сибири формирование высоких урожаев яровой пшеницы тесно связано с развитием двух элементов структуры урожая - продуктивного стеблестоя и озерненности колоса (Р.Б. Кондратьев, А.И. Шкоркина, 1970). В основных зонах края яровая пшеница почти не кустится. Продуктивная кустистость близка к единице. Лишь в очень благоприятные по увлажнению годы продуктивная кустистость яровой пшеницы заметно увеличивается, достигая величин порядка 1,3-1,6 (Р.Б. Кондратьев, А.И. Шкоркина, 1970; Л.К. Тупикова, 1970; Н.Г. Ведров, 1998).

По данным сибирских ученых, вклад в урожайность пшеницы элементов структуры урожая оценивается следующим образом: продуктивный стеблестой - 45%, озерненность колоса - 40%, масса 1000 зерен - 15% (Н.Г. Ведров, Е.Т. Завгородняя и др., 1992).

Сопоставляя полученный нами экспериментальный материал, следует отметить, что он достаточно хорошо согласуется с данными, полученными в крае другими исследователями. Подтверждаются выводы о низкой продуктивной кустистости яровой пшеницы, которая в среднем за 4 года варьирует в пределах 1,16-1,24. В условиях засушливого 1974 г. она была самой низкой - 1,00-1,07 и особой роли не играла (табл. 4.60). Во влажном 1975 г. она увеличивалась до 1,37-1,72. При одинаковых погодных условиях заметно проявлялась роль предшественников на формирование продуктивной кустистости.

В 1974 г. до наступления июньско-июльской засухи сидеральные пары, как предшественники пшеницы, не уступали чистому пару по запасам доступной влаги в пахотном слое почвы. В фазу всходов водный дефицит в растениях был незначительным и практически одинаковым по всем предшественникам (8,3-8,9%), а в фазу кущения у растений по чистому пару он был даже выше на 1,0-3,3% по сравнению с вариантами сидеральных паров. В итоге продуктивная кустистость пшеницы по всем предшественникам была практически одинаковой. Во влажном 1975 г. продуктивная кустистость пшеницы по сидеральным парам была выше по сравнению с неудобренным чистым паром на 18,2-25,5%.

Интенсивность кущения пшеницы находится в связи не только с увлажнением почвы, но и с другими элементами плодородия. Улучшение условий питания всходов пшеницы по сидеральным парам обусловливает их лучшее развитие, что является одним из первых признаков, предопределяющих будущий урожай. В среднем за 4 года продуктивная кустистость при посеве пшеницы по сидеральному гороховому пару была на 6,9%, а по овсяному - на 3,4% выше, по сравнению с посевами по чистому неудобренному пару. Внесение навоза в паровое поле также увеличивало продуктивную кустистость на 8,8% по сравнению с контролем.

Продуктивная кустистость является важным показателем для формирования продуктивного стеблестоя, вклад которого в создании урожая среди других элементов структуры урожая, как мы уже отмечали, достигает 45%.

Таблица 4.60

Элементы структуры урожая яровой пшеницы при посеве по чистым и сидеральным парам

Формирование этого важнейшего элемента структуры урожая находилось в связи не только с таким показателем, как продуктивная кустистость, но во многом зависело от погодных условий и складывающегося режима влагообеспеченности растений в более поздние фазы развития. Так, например, мы отмечали, что при равных запасах влаги в пахотном слое почвы в весенний период 1974 г. продуктивная кустистость пшеницы, высеваемой по различным типам паров, была равнозначной. Однако в метровом слое почвы запасы доступной влаги под посевами по сидеральным парам были на 21-35 мм ниже по сравнению с контролем, что в какой-то степени повлияло на выживаемость растений к уборке.

Самый высокий продуктивный стеблестой был сформирован во влажном 1975 г. Число продуктивных стеблей в вариантах с сидеральными парами превышало контроль на 5,4-12,6%.

В среднем за 4 года предшественники по числу продуктивных стеблей располагались в следующей возрастающей последовательности: чистый неудобренный пар (439 шт./м2) - сидеральный овсяной пар (445 шт./м2) - сидеральный гороховый пар (491 шт./м2). Внесение навоза в паровое поле увеличивало продуктивный стеблестой на 11,5%.

По сравнению с продуктивным стеблестоем озерненность колоса варьировала в значительно большей степени как по годам, так и по вариантам опыта. Это связано как с различиями в агрофоне, так и с условиями погоды в период от кущения до конца цветения. В этот период идет образование колоса, формирование развитых колосков и цветков, цветение и опыление пшеницы. На озерненности колоса в первую очередь сказываются почвенная и атмосферная засухи, совпадающие с этим периодом. Так, например, в очень засушливом 1974 г. озерненность колоса варьировала от 7 до 13 зерен, а в слабо засушливом 1976 г. - от 7,9 до 12,1 зерен. При этом больше всего от засухи пострадали посевы по сидеральным парам в 1974 г., а в 1976 г. на фоне низкой озерненности по всем вариантам она была ниже всех в варианте с сидеральным овсяным паром (7,9).

Если сравнивать показатели озерненности колоса в эти годы, то оказывается, что на этот элемент структуры урожая в большей степени влияла майско-июньская засуха 1976 г., с ГТК второй и третьей декад июня 0,12 и 0,08 соответственно, совпавшей с фазой кущения и выхода пшеницы в трубку.

При анализе полученных данных обращает на себя внимание и тот факт, что в благоприятном по увлажнению 1975 г. озерненность колоса была ниже по сравнению с обычным 1977 г.

Многие исследователи отмечают, что структурные элементы урожайности находятся между собой в тесной связи. Недостаток развития одного элемента может вызвать лучшее количественное выражение другого. В нашем случае, в условиях 1975 г. с самой высокой продуктивной кустистостью и самым высоким показателем продуктивного стеблестоя озерненность оказалась ниже, чем в 1977 г., с наименьшим за все годы исследований числом продуктивных стеблей и наибольшим числом зерен в колосе, т.е. недостаточное развитие продуктивных стеблей в 1977 г. вызывало лучшее количественное выражение озерненности.

По данным А.В. Сидорова (1996), оптимальная густота продуктивного стеблестоя в условиях лесостепи Красноярского края составляет 350-450 стеблей на квадратный метр, с нижним пределом в наиболее засушливые годы и верхним в наиболее благоприятном. Можно предположить, что в нашем опыте увеличение густоты продуктивного стеблестоя во влажном 1975 г. выше указанного предела, отрицательно повлияло на формирование зерен в колосе.

Среднемноголетние показатели озерненности колоса были низкими. В сравниваемые годы по влиянию на этот показатель лучшими предшественниками были удобренный навозом пар и сидеральный гороховый пар, по которым озерненность колоса была выше по сравнению с контролем на 9,4-5,2% соответственно. По сидеральному овсяному пару озерненность была ниже на 9,7%, а самые неблагоприятные условия для формирования зерна пшеницы складывались в севооборотном звене с донниковым паром, где озерненность по сравнению с контролем была меньше на 15,7%. Основной причиной, обусловливающей описанный факт, является высокая засоренность посевов пшеницы по этому предшественнику. В количественном отношении посевы по донниковому сидеральному пару были засорены на 14,3%, а по массе сорняков - на 30% больше, чем на контроле. В засушливом 1974 г. это приводило к тому, что часть колосьев лишь частично выходили из пазух листьев.

По мнению многих исследователей, из всех элементов структуры урожая масса 1000 зерен - величина более постоянная и меньше всего поддается изменению. На эту особенность в условиях Красноярской лесостепи обращает внимание Е.М. Нестеренко (1968).

Масса 1000 зерен формируется позже других элементов структуры - в период от конца цветения до полной спелости, и поэтому этот показатель сильнее изменяется в зависимости от условий увлажнения второй половины вегетации.

Как мы уже отмечали, структурные элементы урожайности находятся между собой в тесной связи, когда недостаточное развитие одного элемента сопровождается улучшением другого. В частности, в наших опытах, на фоне низкой озерненности колоса, в засушливые годы увеличивалась масса 1000 зерен, а во влажный 1975 г. она была самой низкой на фоне высокой густоты продуктивного стеблестоя. Эта же закономерность проявляется и при оценке роли предшественников в формировании этого элемента урожая. Так, например, во влажный год в звене с сидеральным донниковым паром отмечалась самая низкая озерненность колоса и самая высокая масса 1000 зерен. Это относится и к такому предшественнику, как чистый неудобренный пар. В 1976 г. в этом варианте по сравнению с чистым унавоженным паром в колосе насчитывалось на 18,6% зерен меньше, но зато масса 1000 зерен здесь была на 6,9% больше.