CROP ROTATION IS THE BASIS FOR STABILIZATION OF SOIL FERTILITY AND CROP PRODUCTIVITY

Full Text

ВВЕДЕНИЕ Важным фактором увеличения производства зерна и выхода продукции с единицы севооборотной площади связано с решением целого ряда вопросов по совершенствованию агротехнического комплекса и предотвращению снижения урожайности сельскохозяйственных культур в условиях тех или иных видов севооборотов. Причины, которые вызывают снижение урожайности, могут быть не только природно-климатические факторы и условия произрастания растений, но и состояние засоренности, увлажненности, пищевого режима и другие показатели плодородия почвы. Улучшение их может быть достигнуто комплексным окультуривающим действием севооборотов, основной обработки, удобрений и защиты растений от сорняков, вредителей и болезней. Большое значение при этом могут иметь посевы парозанимающих культур на корм и зеленое удобрение в расчете на повышение продуктивности и плодородия почвы [1, 2, 3, 4, 5, 6]. Продолжает своё развитие в сельском хозяйстве - экологизация земледелия. Важный путь, которого является применение дешевых источников органического вещества. К таким относятся многолетние травы, сидераты, солома как удобрение и др. Большую роль в экологизации земледелия играет возделывание в севооборотах многолетних трав, которые позволяют повышать плодородие почвы и урожайность сельскохозяйственных культур [7, 8, 9]. Поэтому, исследования по изучению роли различных типов севооборотов на продуктивность зерновых культур, и влияние их на плодородие почвы и эффективность в условиях Ульяновской области является актуальными. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ Целью исследований являлось изучение влияния различных типов севооборотов на повышение продуктивности посевов и эффективности производства зерна. Почва опытного участка - чернозем, выщелоченный среднемощный среднесуглинистый со следующей агрохимической характеристикой: рНсол = 6,8; сумма поглощенных оснований 49,6 мг-экв/100 г, содержание гумуса 6,46 %; P2O5 - 22,5, и K2O и 11,9 мг/100 г по Чирикову соответственно. Площадь опытного участка 9,2 га. Площадь одного поля составляет 9456 м2, площадь делянки 800 м2, Учетная площадь делянки 100 м2. Повторность трехкратная. Размещение делянок - систематическое. Объектом исследований являлись: зернопаровой и зернотравяной севооборот с насыщением их озимой, яровой пшеницей, ячменем, гречихой, люпином белым, люцерной (табл. 1). Минеральные удобрения вносились: под культивацию N34 и при посеве N16P16K16. Орудия для внесения минеральных удобрений в опыте использовались: разбрасыватель AMAZONE и сеялка СЗ-5,4. Минеральные удобрения использовались в виде сложных удобрений - азофоски и азотных - аммиачной селитры. В след за уборкой предшественника проводилось лущение стерни. За лущением стерни проводилось вспашка орудием ПН-4,35 на глубину 23-25 см. По чистому пару, в течение вегетационного периода проводились 4 культивации. Первые 3 культивации агрегатом КПС-4,0 на глубину 10-12 см. Предпосевная культивация проводилась на глубину 5-6 см. Посев озимых проводился в начале первой декады сентября, а яровых в конце третьей декады апреля сеялкой СЗ-3,6 на глубину 5-6 см. Уборка урожая зерновых проводилась однофазным способом комбайном Нива-эффект. Опыты проводились на полях отдела земледелия Ульяновский НИИСХ - филиала Сам НЦ РАН с 2014 по 2018 гг. Вегетационный период 2014 года характеризовался повышенным температурным режимом, за исключением месяца июнь, и существенным дефицитом дождей во весь период вегетации кроме августа. Среднесуточная температура воздуха с мая по август превышали данные на 1-4°С. Количество выпавших дождей за апрель - сентябрь образовала 185 мм, при норме 307 мм (60 %). ГТК - 0,6, при норме 1,0. В апреле 2015 года на фоне высоких температур ежедневно выпадали обильные дожди. Май характеризовался засушливым и жарким. В июне на фоне высоких температур в отдельные дни выпадали ливневые дожди, сумма за месяц получилась 55,8 мм (62 мм). Летом наблюдалась засушливая погода за исключением месяца июль. В июле было прохладно и дождливо. Теплый и сухой август создавал благоприятные условия для уборочных работ. Сентябрь был теплым и сухим. Сумма эффективных температур выше +5°С за вегетационный период накопилось 2017°С при многолетних значениях 1760°С. ГТК составил 0,7 (1,0). Апрель и май 2016 года был достаточно теплым и влажным. Создавались благоприятные условия для роста развития сельскохозяйственных растений. Лето было жарким, за исключением июня месяца. В июне выпало 44,3 мм влаги, но при этом в отдельные дни наблюдалась атмосферная и почвенная засуха. По данным наблюдений, в июне наблюдалось колошение, цветение, у ячменя и овса начался налив зерна, у озимых наступила молочная спелость. В августе дождей выпало всего 2 % от стандартного значения. Сумма температур, необходимая для полноценного формирования урожая составляет 1500-1700°, но она превышала эту сумму на 1464°С. В связи с избытком тепла созревание началось на две недели раньше обычного. В итоге, у озимых и яровых отмечалось значительная низкая кустистость, запал зерна, пустозерность, болезни. По метеорологическим условиям 2017 год характеризовался прохладной и дождливой весенне-летней погодой, засушливой - в августе и сентябре. Гидротермический коэффициент за весенне-летний период составил 1,63. В апреле выпало 56,7 мм осадков, что на 27,7 мм больше среднемноголетних значений. В мае и июне было прохладно и среднемесячная температура воздуха была ниже на 0,8 и 2,1 градуса средних значений. В мае дождя выпало 57,5 мм, в июне 76,7 мм, что на 13,5 и 14,6 мм соответственно больше средних значений. В июле наблюдался умеренно теплый температурный режим, с рекордным количеством осадков 163 мм (281% от нормы). В августе и сентябре месяце выпало 22,2 и 20,0 мм соответственно при норме 59 и 55 мм. Во второй декаде августа дождей не наблюдалось и в результате месячная температура воздуха оказалась 18,8 °С, что на 2,2 °С выше нормы. В августе и сентябре установилась жаркая и сухая погода, которая способствовала хорошему созреванию хлебов. В апреле 2018 году было достаточно тепло - 5,6°С и выпало 84,5 мм осадков, что на 55,5 мм больше среднемноголетних значений. Среднемесячная температура воздуха в мае была выше на 2,1°С (13,5°С), а в июне была ниже на 0,7°С (18,2°С). В мае выпало 21,4 мм, в июне 21,1 мм, что на 22,6 и 40,9 мм соответственно меньше среднего значения. В июле наблюдался высокий температурный режим 22,9°С, с меньшим количеством влаги 55,5 мм (95,7%). В августе выпало незначительное количество осадков 10,5 мм при норме 59 мм. Сумма их за май-сентябрь 2018 года выпало 129 мм (307 мм), гидротермический коэффициент был 0,5 единиц при норме 1,0. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ В условиях недостаточного увлажнения большое значение имеет сложение почвы. Если она сильно уплотнена, то создаются неблагоприятные условия для роста и развития растений. Если имеет рыхлое сложение, то происходит излишняя потеря влаги за счет испарения. И.Б. Ревут, А.М. Васильев считают, что оптимальная плотность сложения почвы для развития основных культурных растений создается при объемной массе пахотного слоя 1,05-1,20 г/см3 [10]. В среднем за 2014-2018 гг. исследований плотность, в слое 0-30 см, в изучаемых севооборотах находилась на уровне 0,97-1,11 г/см3 (табл. 2). За годы исследований плотность в зернотравяном севообороте снижалась на 0,14 г/см3 по отношению зернопаровому. Наиболее плотное ее сложение наблюдалось в зернопаровом под пшеницей в 2017 году по предшественнику гречиха - 1,24 г/см3. Наиболее рыхлое ее сложение отмечалось в 2015 году в зернотравяном при возделывании люпина по предшественнику однолетние травы - 0,90 г/см3. Поэтому можно отметить, что сложение почвы характеризовалась показателями, которые находились в пределах оптимального интервала для развития всех растений. Решающее влияние на продуктивность полевых культур в условиях Поволжья, является степень обеспеченности растений влагой в разные фазы развития. Обеспеченность сельхозкультур водой зависит от количества и распределения атмосферных осадков, агрофизических, агрохимических, биологических свойств, а также от технологии их возделывания [11, 12]. Анализ режима влажности почвы во время весенней вегетации зависела от количества выпавших осадков в зимний период. Так, за 2014-2018 гг. наблюдение за эффективностью разных севооборотов, в накоплении ее запасов, в фазу полных всходов, показало, что наибольшее её количество было отмечено в зернотравяном. В пахотном слое она составила 39,8 мм, в метровом - 145,7 мм (табл. 3). Если рассматривать по годам, то влажность была выше в 2014 и 2015 году под бобово-злаковыми, в пахотном слое она составила 46,3 мм, а метровом 174,1 мм и люпина 38,0 и 133,5 мм соответственно. В весенний период хороший ее запас формировал чистый пар (45,1 и 160,2 мм). В остальные годы влага на всех изучаемых севооборотах была практически на одном уровне. В фазу полной спелости запасы ее снижались по всем севооборотам, особенно в 2018 году из-за засушливого лета. За годы исследований хорошая сохранность продуктивной влаги, в слое 0-30 и 0-100 см отмечалась в зернопаровом (25,0 и 97,7 мм). В зернотравяном ее запасы, по сравнению с зернопаровым, были ниже в слое 0-30 см на 2,2 мм, в метровом на 23,1 мм соответственно. Необходимо отметить, что в 2014 году в зернопаровом чистый пар улучшил показатели по влажности, где формировалось наибольшее ее количество, как в пахотном, так и в метровом слое (48,6 и 151,9 мм). Это дополнительная накопленная влага сохранилась к посеву озимых. Сорняки являются конкурентами культурных растений, и неправильное чередование их ведет к увеличению засоренности посевов [13]. В среднем за 2014-2018 годы исследований численность сорной растительности малолетними и многолетними сорняками была одинаковой во всех изучаемых севооборотах 19,4 шт./м2 (табл. 4). В зернотравяном севообороте наибольшая засоренность наблюдалась в 2016 году по гречихе 22,4 и на повторных посевах в 2018 году 26,7 шт./м2. В зернотравяном поле наибольшая засоренность было отмечено в 2015 и 2016 году по люпину 23,2 и пшенице 20,7 шт./м2 соответственно. В опытах преобладали малолетние ранние и поздние сорняки, такие как горчица полевая, горец вьюнковый, марь белая, редька полевая, фиалка полевая, щетинник сизый, куриное просо. Из многолетних сорняков преобладали корнеотпрысковые вьюнок полевой, осот полевой. К периоду уборки конкурентная способность зерновых снижалась, что приводило к увеличению сорняков на всех изучаемых вариантах опыта. Поэтому, при превышении экономического порога вредоносности, малолетними 15 и более штук, а многолетними 2 и более штук, необходимо предусматривать борьбу с сорняками не только биологическими методами, но и химическими. Наибольшая урожайность была получена по озимой и яровой пшенице - 3,42 и 3,43 т/га соответственно (табл. 5). Повторное размещение пшеницы на поле, урожайность снижалась на 1,6 т и составила 1,83 т/га. Сбор зерна с гектара составил 1,95 тонн зерновых единиц. Проведенная оценка зернотравяного севооборота показала, что в введении зернобобовых, бобово-злаковых позволяет увеличить продуктивность пашни по сравнению с зернопаровыми. Так, общее количество зерна с одного гектара был наибольшим 2,26 т зерновых единиц. Высокая урожайность была получена на бобово-злаковых (горох-овес) - 3,65 и ячмене с подсевом многолетних трав - 3,33 т/га. Урожайность люпина в 2015 году и пшеницы в 2016 году составила 1,40 и 1,69 т/га соответственно. Несбалансированность кормов по белку приводит к перерасходу кормов [14]. Чтобы дать сравнительную оценку севооборотам по сбору переваримого протеина подсчитывалось по валовому сбору основной и побочной продукции. Для сравнительной оценки продуктивности севооборотов проводился перевод их продукции (основной и побочной) в кормовые единицы и переваримый протеин. Согласно данным таблицы 5 видим, что максимальным содержанием кормовых единиц был обеспечен зернотравяной севооборот - 15,26 т/га. Содержание переваримого протеина составило 1456,5 кг, что почти в 2 раза больше, чем по зернопаровому. На 1 к.ед. по зоотехническим нормам должно приходиться 105-110 г переваримого протеина. В наших условиях в 1 к. ед. содержалось - 95,4 г, а в зернопаровом только 65,6 г. Разница между ними была 29,8 г. Недостаток переваримого протеина на 1 к. ед. составило 14,6 г. Таким образом, результаты исследований за 2014-2018 годы свидетельствуют о преимуществе зернотравяного севооборота, где получен максимальный выход зерна с 1 гектара и переваримого протеина в 1 к.ед. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Для повышения продуктивности, экономической эффективности севооборотов и поддержания плодородия почв рекомендуется создавать в них биоразнообразие, вводя в них зернобобовые, злаковые, бобовые многолетние травы, отличающиеся по химическому составу. Это позволит повысить их продуктивность, получить наибольший выход зерна, кормовых единиц с 1 гектара севооборотной площади и в конечном итоге содержания протеина в 1 к.ед. Таблица 1. Схема опыта Таблица 2. Плотность почвы, г/см3, за 2014-2018 гг. Таблица 3. Запасы продуктивной влаги, мм, за 2014-2018 гг. Таблица 4. Засоренность посевов, шт./м2, за 2014-2018 гг. Таблица 5. Продуктивность севооборотов, за 2014-2018 гг.

About the authors

Marat Mansurovich Sabitov

Ulyanovsk Research Institute of Agriculture - Branch of the Federal State Budgetary Institution of Science Samara Federal Research Center of the Russian Academy of Sciences

Email: m_sabitov@mail.ru
Candidate of Agricultural Sciences, Head of the Department of Agriculture and Technologies of Cultivation of Agricultural Crops

References

Supplementary files