Продуктивность полевых культур и плодородие почвы в севооборотах на чернозёмах Южного Урала

Размещено на http://allbest.ru

ПРОДУКТИВНОСТЬ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР И ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ В СЕВООБОРОТАХ НА ЧЕРНОЗЁМАХ ЮЖНОГО УРАЛА

В.Ю. Скороходов, Ю.В. Кафтан,

Д.В. Митрофанов, А.А. Зоров,

Актуальность. Первоочередной задачей современного земледелия является сохранение и повышение почвенного плодородия за счёт органического вещества различных агроценозов. В условиях современного земледелия при дефиците навоза и высокой цены на минеральные удобрения наибольшую актуальность приобретают биологические приёмы повышения почвенного плодородия с обеспечением бездефицитного баланса гумуса - то есть использование сидерации. При выращивании донника в сидеральном паре можно получить достаточно высокий урожай сена и биомассы. Объектом исследования являются четыре севооборота с различными видами пара и почвенные образцы под вариантами опытов. Цель исследования состоит в установлении влияния промежуточных культур и сидерального пара на повышение плодородия почвы и продуктивности севооборотов на южных чернозёмах. Материалы и методы. В эксперименте применяются методы исследования: полевой, термостатно-весовой, ионометрический, Тюрина и Мачигина. Результаты и выводы. В результате запашки донникового сидерата происходит увеличение гумуса в почве, а также макроэлементов питания, особенно азота, тем самым повышается плодородие почвы в целом по севообороту. В среднем за 2015-2020 годы эксперимента установлено, что донник в качестве сидерата обеспечивает положительное содержание гумуса, обогащает почву биологическим азотом до 232 кг, фосфором - до 104 кг/га. В научно-исследовательской работе определена продуктивность в шестипольных севооборотах с почвозащитным и занятым парами, где получена дополнительная продукция в виде зелёной массы суданской травы и донника на сено при урожайности 11,4 и 7,50 т/га соответственно. В эксперименте отмечено продуктивное использование осадков осенне-зимнего и весеннего периодов, особенно в севооборотах, занятых донником и почвозащитными парами, а также улучшилась защита почвы от эрозии.

Ключевые слова: жёлтый донник, занятый пар, сидераты, продуктивность полевых культур, севообороты.

PRODUCTIVITY OF FIELD CROPS AND SOIL FERTILITY IN CROPPING ROOM IN THE CHERNOZEM OF THE SOUTHERN URALS

V.Yu. Skorokhodov, Yu.V. Kaftan, D.V. Mitrofanov, A.A. Zorov

Abstract

Introduction. The primary task of modern agriculture is the preservation and increase of soil fertility due to the organic matter of various agrocenoses. In the conditions of modern agriculture, with a deficit of manure and a high price for mineral fertilizers, biological methods of increasing soil fertility with ensuring a deficit-free balance of humus, that is, the use of green manure, are becoming most relevant. When growing sweet clover in green manure fallow, you can get a fairly high yield of hay and biomass. Object. The object of the study is four crop rotations with different types of fallow and soil samples under the variants of experiments. The purpose of the study is to establish the effect of intermediate crops and green manure fallow on increasing soil fertility and productivity of crop rotations on southern chernozems. Materials and methods. In the experiment, research methods are used: field, thermostatic-weight, ionometric, Tyurin and Machigin. Results and conclusions. As a result of plowing sweet clover green manure, there is an increase in humus in the soil, as well as macronutrients, especially nitrogen, thereby increasing soil fertility in the whole crop rotation. On average, for the 2015-2020 years of the experiment, it was established that sweet clover as green manure provides a positive humus content, enriching the soil with biological nitrogen up to 232 kg, phosphorus up to 104 kg/ha. In the research work, productivity was determined in six-field crop rotations with soil- protective and occupied fallows, where additional products were obtained in the form of green mass of Sudanese grass and sweet clover for hay at a yield of 11.4 and 7.50 t/ha, respectively. The experiment noted the productive use of precipitation in the autumn-winter and spring periods by especially busy sweet clover and soil-protective fallows, as well as soil protection from erosion.

Key words: yellow sweet clover, fallow, green manure, productivity, fertility, crop rotation.

Введение. Воспроизводство гумуса в почве достигается за счёт накопленного органического вещества, создаваемого различными агроценозами [2].

Основная часть элементов питания в земледельческих комплексах выносится из почвы с урожаем, особенно однолетними культурами. Нарушение системы земледелия привело к падению плодородия почвы. Одним из дешёвых средств стабилизации почвен- ного плодородия является использование соломы зерновых и культуры, возделываемой на сидерат. Сидераты являются наиболее дешёвым экологически выгодным и перспективным органическим удобрением [3].

Увеличение температуры воздуха при обильном увлажнении почвы превращает продукт разложения сидеральной массы в стабильный гумус. В условиях ограниченного применения органо-минеральных удобрений выращивание донника в системе полевых севооборотов стабилизирует содержание гумуса [4]. В засушливых условиях Приуралья и Поволжья с характерными климатическими условиями, солонцовыми комплексами наиболее приемлемой культурой в качестве сидерата является двулетний донник. Как предшественник для яровой пшеницы донник представляет большую значимость при использовании его в качестве сидеральной культуры. Донниковый пар по своему действию на урожай яровой пшеницы имеет существенное преимущество перед чистым паром [9].

В засушливых условиях растения донника жёлтого характеризуются развитием мощной глубоко проникающей корневой системы, являются устойчивыми к засухе и накапливают до 150 кг/га почвенного азота за вегетацию, что соизмеримо с внесением 30 т навоза на 1 га [1]. В опыте Постникова Д. А. донник жёлтый в слое 0-30 см оставил после себя 9,9 т/га растительных остатков, в результате чего в почву поступило 160,4 кг/га азота и 29,7 кг/га фосфора [6]. В исследованиях Лукина С. В. урожайность яровой пшеницы по доннику превысила на 0,16 т/га полученную в тех же условиях по кукурузе [5]. На засолённых участках чернозёмов Оренбуржья при возделывании донника двулетнего на сено в пахотном слое почвы остаётся 17,5 т на 1 га корней, что в органическом веществе соизмеримо с 50 т навоза на 1 га [10]. В засушливых условиях Оренбургской области при запашке сидеральной массы донника увеличивается содержание нитратного азота до 118 мг/кг почвы и образуется более 2 т/га активного гумуса, что обеспечивает прибавку общего гумуса на 0,08 % [7].

В условиях современного земледелия при дефиците навоза и высокой цены на минеральные удобрения наибольшую актуальность приобретают биологические приёмы повышения почвенного плодородия с обеспечением бездефицитного баланса гумуса, то есть использование сидерации. Изучением сидеральных культур занимаются многие исследователи [11, 12].

Цель исследования заключается в выявлении влияния промежуточных культур и сидерального пара на повышение плодородия почвы и продуктивность севооборотов на южных чернозёмах Южного Урала.

Материалы и методы. Материалы по эффективности двулетнего донника получены по результатам исследования 2015-2020 годов. Эксперимент проводился на долголетнем стационаре с севооборотами и монопосевами в отделе земледелия и ресурсосберегающих технологий ФГБНУ «ФНЦ биологических систем и агротехнологий РАН». Координаты 55.306547° в.д. и 51.775125° с.ш. Почва: чернозём южный карбонатный среднемощный тяжёлого механического состава с содержанием гумуса (в слое 0-30 см почвы) 3,2...4,0 %, общего азота - до 31 %, общего фосфора - 0,14...0,22 % и обменного калия - 30.38 мг на 100 г почвы, реакция рН = 7,0...8,1.

В научно-исследовательской работе применяется полевой метод исследования. В качестве объекта исследования выступают четыре севооборота с различными видами пара. Схема опыта включает чередование культур в шестипольных севооборотах: ячмень - (паровое поле) - яровая твёрдая пшеница - яровая мягкая пшеница - просо - яровая мягкая пшеница. Первый севооборот - с чёрным паром, второй - с почвозащитным (занятым суданкой) паром, третий - с занятым донником (сидерат) паром, четвёртый - с занятым донником (на сено) паром.

Размеры опытных делянок составляют 14,4 х 90 м первого порядка, 7,2 х 90 второго порядка. В изучаемых севооборотах проводилась глубокая культурная вспашка для заделки зелёного удобрения в сидеральном пару. В почвозащитном пару после уборки суданской травы проводилась плоскорезная обработка.

В занятом пару в качестве сидерата и на сено использовался донник жёлтый двулетний. Высевается под покров ячменя рано весной рядовым способом с нормой посева 7 млн шт./га семян с предварительной скарификацией. Норма высева семян ячменя снижалась на 20-25 %. После посева ячменя поле прикатывалось и на нём высевался донник. Посев проводился на глубину 3-4 см сеялкой СЗП-3,6 с последующим прикатыванием. Для повышения зимостойкости донника высота среза покровной культуры не должна быть меньше 20-25 см.

Сидеральная масса донника измельчалась и запахивалась в фазу бутонизации - цветения культуры. В опыте использовались сорта: Оренбургская 10 (твёрдая пшеница), Учитель (мягкая пшеница), Бродская 2 (суданская трава), Золотистый (донник жёлтый), Анна (ячмень), Оренбургское 20 (просо). Учёт урожайности зерновых проводили комбайном «Сампо 500». Учётная площадь зерновых - 180 м². Зелёную массу учитывали вручную, используя метод пробных площадок в 10 точках по 1 м².

В полевых условиях проводили наблюдения за выпавшими атмосферными осадками с помощью осадкомера. В лабораторных условиях продуктивную влагу в почве определяли термостатно-весовым методом. Фракционный состав гумуса в почве определяли по Тюрину, а содержание макроэлементов питания находили ионометрическим методом и по Мачигину. В научно-исследовательской работе все наблюдения, учёты, анализы и отборы почвенных образцов проведены по рекомендуемым методикам.

Результаты и обсуждение. В наших исследованиях урожайность зелёной массы донника в среднем за 2015-2020 гг. составила 7,70 т/га. Корневых остатков в пахотном слое почвы по различным видам паров содержалось от 2,55 до 2,83 т/га (таблица 1). Всего поступило в почву органического вещества донника 8,01 т/га.

Таблица 1 - Поступление органического вещества и элементов питания в почву (2015-2020 гг.)

Наибольшее поступление в почву макроэлементов наблюдалось в занятом сидеральном пару. Разница по сравнению с другими вариантами составила от 30...71 кг азота, 14.22 кг фосфора, 18.26 кг на 1 га калия. Это объясняется, прежде всего, тем, что при запашке сидеральной массы донника в почву происходит увеличение элементов питания, особенно азота. Вследствие этого плодородие почвы повышается. Содержание гумуса в зернопаровом, почвозащитном, сидеральном и занятым севооборотах по всем вариантам опыта за ротацию увеличивается на 0,07, 0,30, 0,35 и 0,32 % с исходным его содержанием (таблица 2).

Следует отметить, что содержание макроэлементов в шестипольных севооборотах по всем вариантам в конце ротации увеличивается (азота на 2,3.7,7, фосфора 0,3.2,0, калия 1,0.3,6 мг/100 г почвы). Это прежде всего связано с тем, что при запашке зелёной массы сидератов и корневых остатков, а также оставление соломы и стерни происходит сохранение и даже увеличение плодородия почвы. В среднем за ротацию урожайность твёрдой пшеницы составляла от 0,70 до 0,79 т/га.

Наибольшая урожайность отмечалась на ячмене по севообороту с чёрными и почвозащитными парами и составила 1,14 и 1,15 т/га соответственно. Ячмень по урожайности с занятым паром с донником незначительно уступал - на 0,09 и 0,12 т/га.

Самая высокая урожайность яровой мягкой пшеницы отмечена по севообороту с почвозащитным паром после предшественника просо и составила 1,10 т/га (таблица 3). Урожайность проса в среднем за шесть лет составила 1,01-1,10 т/га. Реакция его на предшественники одинакова вне зависимости от вида пара.

Таблица 2 - Содержание гумуса и почвенных питательных элементов в начале и конце ротации шестипольных севооборотов (2015-2020 гг.)

Таблица 3 - Урожайность зерновых культур (2015-2020 гг.), т/га

^a перед чертой - урожайность т/га, после черты - урожайность в кормовых тыс. ед.

Наибольшая продуктивность севооборотов наблюдалась по почвозащитному и занятому донником (на сено) севооборотах и составила (8,1-7,1 кормовых тыс. ед.) за счёт полученной дополнительно кормовой продукции в виде зелёной массы суданской травы и сена при урожайности 11,4 и 7,50 т/га.

Наиболее слабым местом в севообороте в эрозионном отношении является паровое поле, в котором с пашни сносится большое количество питательных веществ. Запашка сидеральной массы способствует выворачиванию на поверхность почвы нижнего оструктуренного слоя, повышающего комковатость до 60 %. Обработка почвы плоскорезными орудиями в почвозащитном пару обеспечивает сохранение стерни суданской травы более 70 %. Исследование занятых паров в севообороте придаёт устойчивость к ветровой и водной эрозии [8].

Отмечено продуктивное использование осадков осенне-зимнего и весеннего периодов, где почвозащитный и занятые донником пары хорошо поглощают талые воды, тем самым предотвращают сток и смыв почвы (таблица 4).

Таблица 4- Накопление продуктивной влаги в почве и усвоение осадков различными видами пара (2015-2020 гг.)

В результате исследования выявлено, что выпавшие осадки в почвозащитном и занятом донником парах эффективно усваиваются, поэтому к посеву яровой твёрдой пшеницы продуктивная влага по всем видам пара выравнивается.

Выводы. Занятые пары в степной зоне надёжно защищают почву во второй половине лета от эрозии, продуктивно используют осадки осенне-зимнего и весеннего периодов парования. В результате запашки донникового сидерата происходит увеличение гумуса в почве, а также макроэлементов питания, особенно азота, тем самым повышается плодородие почвы в целом по севообороту. Наибольшая продуктивность севооборотов отмечалась по почвозащитному и занятому донником парах за счёт получения дополнительной кормовой продукции в виде зелёной массы суданской травы и донника на сено.

плодородие почва чернозём южный урал сидеральный пар

Библиографический список

1. Горянин О.И., Щербинина Е. В., Медведев И. Ф. Влияние технологических систем на агрофизические свойства почвы в степи // Заволжья Аграрный научный журнал. 2017. № 2. С. 3-9.

2. Дедов А.А., Несмеянова М. А., Дедов А. В. Влияние темпов разложения растительных остатков на наибольшее органическое вещество почвы и урожайность культур севооборота // Земледелие. 2017. № 4. С. 6-9.

3. Дзюин А.Г., Дзюин Г. П. Последействия сидератов и соломы в севообороте // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2015. № 6. С. 38-42.

4. Жарова Т. Ф. Биологические приёмы повышения плодородия почвы и урожайности яровой пшеницы // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2016. № 7. С. 161-166.

5. Лукин С. В. Биологизация земледелия в Белгородской области: итоги и перспективы // Достижение науки и техники АПК. 2016. № 30 (7). С. 20-23.

6. Постников П. А. Продуктивность севооборотов при использовании приёмов биологиза- ции // Аграрный вестник Урала. 2015. № 6 (136). С. 20-23.

7. Скороходов В. Ю. Биологический фактор воспроизводства гумуса и поддержания плодородия в условиях степной зоны Южного Урала // Плодородие. 2021. № 2 (119). С. 21-23.

8. Сохранение плодородия и защита почв от эрозии в степной зоне Южного Урала / В. Ю. Скороходов [и др.] // Плодородие. 2021. № 6 (123). С. 22-26.

9. Шрамко Н. В., Вихорёва Г. В. Рациональное использование паров и приёмов биологизации в условиях Верхневолжья // Земледелие. 2015. № 6. С. 23-25.

10. Эффективность применения удобрений на чернозёмах южных Оренбургского Предуралья / Н. А. Максютов [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 6 (86). С. 21-26.

11. Different leguminous pre-crops increased yield of succeeding cereals in two consecutive years Acta / I. Tamm [et al.] // Agriculturae Scandinavica. Section b. Soil & Plant science. 2016. № 66 (7). P. 593-601.

12. Irin I. J., Biswas P.K. Performance of different green manuring crops in Bangladesh // Research in Agriculture Livestock Fisheries. 2021. № 8 (1). P. 25-31.

Размещено на Allbest.ru