Russian Federation
631.582
631.45
Under the conditions of the dry steppe zone on light chestnut soils, the most effective is a grain-fallow, four-field biologized agrocenosis, in which green manure mass of winter rye and straw of cultivated crops are incorporated into the soil. As a result of the introduction of this agrocenosis, it is possible to ensure a positive balance of organic matter entering the soil +3.33 t/ha and nutrients: nitrogen +39.7; phosphorus +0.7 and potassium +49.9 kg/ha, as well as the highest grain harvest – 1.71 t/ha of crop rotation area.
organic matter, nutrients, grain collection, agrocenosis, fertility, biologization
Актуальность. Дилемма управления плодородием почв и роста производства зерновой продукции в агроценозах является важнейшей задачей развития земледелия. Присутствие чистого пара в агроценозах снижает пополнение органического вещества и увеличивает минерализацию почвы. Наивысший годовой расход гумуса наблюдается в чистом пару и посевах пропашных культур – 1,5-2,5 т/га [1, 2]. Параллельно с контролем доли чистого пара, его заменой на занятый или сидеральный, биологизация агроценозов координируется расширением многообразия полевых культур, увеличением посевов зернобобовых, введением промежуточных культур на зелёное удобрение, использованием соломы зерновых [3, 4].
Условия, объекты и методы исследования. Исследования проводили на землях ФНЦ агроэкологии РАН с 2016 по 2020 годы. Объектом изучения служили сельскохозяйственные культуры, выращиваемые в биологизированных агроценозах по многообразным предшественникам с помощью всевозможных агробиологических приёмов. Методом исследования являлся полевой стационарный опыт.
Схема опыта содержала следующие модели полевых агроценозов:
1) зернопаропропашной четырёхпольный: пар чёрный – озимая пшеница – сорго на зерно – овёс (контроль); 2) зернопаропропашной четырёхпольный сидеральный биологизированный: пар сидеральный (озимая рожь) – озимая пшеница – сорго на зерно – овёс; 3) зернопаропропашной шестипольный сидеральный биологизированный: пар сидеральный (рыжик) – озимая пшеница – сорго на зерно – нут – сафлор – овёс; 4) зернопропашной восьмипольный биологизированный: горох – озимая пшеница – нут – сафлор – горох – сорго на зерно – нут – овёс.
В первый контрольный агроценоз входил чёрный пар, солома убиралась с поля, в почву поступали только пожнивно – корневые остатки. Во втором, третьем и четвёртом агроценозах солома оставалась на поле и заделывалась в почву дисковой бороной. Во втором и третьем агроценозах чёрный пар заменялся на сидеральный, где в качестве зелёного удобрения использовали, соответственно, сидерат озимой ржи и рыжика. В четвёртом агроценозе в качестве восстановителей почвенного плодородия применяли посевы гороха и нута.
Агротехника полевых культур в агроценозах была общепринятой для зоны проведения исследований. В качестве основной обработки почвы практиковали чизелевание на 30-32 см с оборотом поверхностного пласта на глубину 20-22 см орудием ОЧО-5-40 с многофункциональными рабочими органами модульного типа «РАНЧО» (отвал и широкое долото). Перед дискованием соломы вносили аммиачную селитру в расчёте 10 кг д. в. на 1 т.
Почва опытного участка – светло-каштановая тяжелосуглинистая с содержанием гумуса в пахотном слое 1,74 %. Емкость поглощения составляла 25,7 мг/экв. на 100 г почвы, реакция почвенного раствора pH = 8,1. Содержание легкогидролизуемого азота 3,2-3,9 мг, подвижного фосфора и калия, соответственно 2,1-3,0 и 30-40 мг/100 г почвы. Повторность четырехкратная. Площадь опытной делянки 200 м2. В 2015-2016 сельскохозяйственном году выпало 435,5 мм, в 2016-2017 году – 266,8 мм, в 2017-2018 году – 554,8 мм, в 2018-2019 году – 379,6 мм и в 2019-2020 году – 391,0 мм. Сумма среднегодовых осадков составляла 339,2 мм.
Учёт массы корневых и пожнивных остатков культур агроценозов производили по методике Н.З. Станкова, содержание азота, фосфора и калия, соответственно, методом мокрого озоления по Къельдалю, колориметрически и на пламенном фотометре. Расчёт баланса гумуса по методике В.И. Филина. Учёт биологической массы сидеральных культур выполняли с помощью отбора снопов, хозяйственной урожайности – методом сплошной комбайновой уборки. Статистическая обработка данных – с применением дисперсионного анализа при использовании пакета программ Microsoft Office и Statistica 10.
Обсуждение результатов. Проанализировать реальный дефицит плодородия почвы вследствие удаления с поля растительных остатков способствует круговорот органического вещества в агроценозе [5, 6]. Большое значение в поступлении органического вещества в почву принадлежит сидеральным культурам и соломе, которые восполняют его потери за счёт гумификации (табл. 1).
Таблица 1 – Круговорот органического вещества в полевых биологизированных агроценозах, т/га севооборотной площади (среднее за 2016-2020 гг.)
|
Вариант |
Агроценоз |
Накопилось |
Отчуждено |
Поступило в почву |
Баланс, + |
|
1(к) |
Зернопаропропашной четырехпольный |
5,43 |
4,31 |
1,12 |
-3,19 |
|
2 |
Зернопаропропашной сидеральный четырехпольный |
7,13 |
1,9 |
5,23 |
+3,33 |
|
3 |
Зернопаропропашной сидеральный шестипольный |
5,92 |
1,75 |
4,17 |
+2,42 |
|
4 |
Зернопропашной восьмипольный |
5,64 |
1,84 |
3,8 |
+1,96 |
Из таблицы 1 видно, что в биологизированных агроценозах обеспечивался положительный баланс органического вещества. Самое высокое значение отмечалось в четырёхпольном биологизированном зернопаропропашном агроценозе с озимой рожью на сидерат (+3,33 т/га), самое низкое в восьмипольном зернопропашном агроценозе (+1,96 т/га). В шестипольном зернопаропропашном агроценозе с рыжиком на сидерат баланс органического вещества составлял +2,42 т/га.
Вынос основных питательных веществ из почвы урожаями полевых культур в последние годы стал неблагоприятным [7, 8]. В связи, с чем оказалось необходимым ежегодно пополнять их в почве с помощью органического вещества, которое возмещается в качестве пожнивно – корневых остатков, сидератов и соломы (табл. 2).
Таблица 2 – Круговорот основных элементов питания, поступивших в почву с органическим веществом полевых культур в биологизированных агроценозах, кг/га севооборотной площади (среднее за 2016-2020 гг.)
|
Вариант |
Накопилось |
Отчуждено |
Поступило в почву |
Поступило с учетом аммиачной селитры |
Баланс, + |
||||||||||
|
N |
P2O5 |
K2O |
N |
P2O5 |
K2O |
N |
P2O5 |
K2O |
N |
P2O5 |
K2O |
N |
P2O5 |
K2O |
|
|
1(к) |
66,7 |
15,1 |
45,0 |
59,2 |
13,0 |
36,5 |
7,5 |
2,1 |
8,5 |
7,5 |
2,1 |
8,5 |
-51,7 |
-10,8 |
-28,0 |
|
2 |
97,8 |
23,9 |
63,9 |
43,7 |
11,6 |
7,0 |
54,1 |
12,3 |
56,9 |
83,4 |
12,3 |
56,9 |
+39,7 |
+0,7 |
+49,9 |
|
3 |
80,0 |
17,9 |
49,5 |
46,1 |
10,7 |
7,0 |
33,9 |
7,2 |
42,5 |
60,2 |
7,2 |
42,5 |
+14,1 |
-3,5 |
+35,5 |
|
4 |
85,4 |
17,1 |
45,6 |
55,9 |
11,6 |
7,9 |
29,5 |
5,5 |
37,7 |
49,4 |
5,5 |
37,7 |
-6,5 |
-6,1 |
+29,8 |
Из табл. 2 видно, что только в четырёхпольном зернопаропропашном биологизированном агроценозе обеспечивался положительный баланс по основным элементам питания в почве, где помимо соломы выращиваемых культур в пахотный слой поступала сидеральная масса озимой ржи: по азоту +39,7; фосфору +0,7 и калию +49,9 кг/га севооборотной площади. В шестипольном зернопаропропашном биологизированном агроценозе с рыжиком на сидерат поддерживался положительный баланс только по азотк +14,1 и калию +35,5 кг/га, по фосфору он был отрицательный -3,5 кг/га. В восьмипольном зернопропашном агроценозе с 50 % зернобобовых культур в структуре посевной площади создавался положительный баланс только по калию +29,8 кг/га, по азоту и фосфору он был отрицательный, соответственно -6,5 и -6,1 кг/га.
Ранее проведёнными исследованиями было установлено, что максимальный сбор зерна с единицы севооборотной площади обеспечивается в четырёхпольных зернопаровых и зернопаропропашных агроценозах с различными группами полевых культур и обладающих большей устойчивостью к неблагоприятным погодным условиям [9, 10]. С целью оценки эффективности агроценозов определяли сбор зерна с 1 га севооборотной площади (табл. 3).
Таблица 3 – Сбор зерна в полевых агроценозах, т/га севооборотной площади
|
Вариант |
Агроценоз |
2016 г. |
2017 г. |
2018 г. |
2019 г. |
2020 г. |
Среднее |
|
1(к) |
Зернопаропропашной четырехпольный |
1,53 |
1,25 |
2,4 |
1,96 |
0,84 |
1,6 |
|
2 |
Зернопаропропашной сидеральный четырехпольный |
1,63 |
1,25 |
2,73 |
1,99 |
0,94 |
1,71 |
|
3 |
Зернопаропропашной сидеральный шестипольный |
1,17 |
1,29 |
2,64 |
1,92 |
0,8 |
1,57 |
|
4 |
Зернопропашной восьмипольный |
0,88 |
1,65 |
2,95 |
1,9 |
0,78 |
1,64 |
|
НСР05 |
0,04 |
0,05 |
0,05 |
0,08 |
0,03 |
0,06 |
|
Из табл. 3 видно, что в среднем самый высокий сбор зерна обеспечивался в четырёхпольном биологизированном зернопаропропашном агроценозе с озимой рожью на сидерат – 1,71 т/га, что было выше контрольного варианта на 6,9 %. В шестипольном зернопаропропашном с рыжиком на сидерат и восьмипольном зернопропашном с 50 % зернобобовых культур агроценозах этот показатель был на уровне с контролем и, соответственно, составлял 1,57 и 1,64 т/га.
Выводы. Таким образом, с целью повышения плодородия светло – каштановой почвы и продуктивности агроценозов необходимо применять четырёхпольный зернопаропропашной биологизированный севооборот, в котором для образования органического вещества используется солома выращиваемых культур и сидеральная масса озимой ржи.
1. Egorov N.M. Predshestvenniki ozimoy pshenicy v suhostepnoy zone svetlo – kashtanovyh pochv Nizhnego Povolzh'ya // V sbornike: Nauka i molodezh': novye idei i resheniya. Materialy XI Mezhdunarodnoy nauch.-prakt. konferencii molodyh issledovateley. Volgograd: Izd-vo Volgogradskogo gos. agrarn. un-ta, 2017. Tom 1. S. 460-464. EDN: https://elibrary.ru/YOMDWE
2. Formirovanie urozhaynosti ozimoy pshenicy v zavisimosti ot elementov biologizacii tehnologii vozdelyvaniya v lesostepi Srednego Povolzh'ya: monografiya // A.V. Lyandenburskaya [i dr.]. Penza: Izd-vo Penzenskogo gos. agrarn. un-ta, 2023. 173 s. EDN: https://elibrary.ru/YKCBIX
3. Aytpaeva A.A., Tyutyuma N.V. Effektivnost' vozdelyvaniya zernovyh kul'tur v strukture travyanopropashnyh sevooborotov v zonah neustoychivogo uvlazhneniya // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa. 2023. № 2(70). S. 134-141. DOI: https://doi.org/10.32786/2071-9485-2023-02-15; EDN: https://elibrary.ru/OCXTPX
4. Gubareva V.V. Optimizaciya struktury posevnyh ploschadey v zavisimosti ot stepeni intensivnosti tehnologiy vozdelyvaniya sel'skohozyaystvennyh kul'tur v Priazovskoy zone Rostovskoy oblasti: Dissertaciya na soiskanie uchenoy stepeni kandidata sel'skohozyaystvennyh nauk 06.01.01 // Stavr. gos. agrarn. un-t. Stavropol', 2014. 163 s. EDN: https://elibrary.ru/YZNPOX
5. Zelenev A.V., Urishev R.H. Polevye sevooboroty v suhostepnoy zone Nizhnego Povolzh'ya // V sbornike: Ekologo – meliorativnye aspekty racional'nogo prirodopol'zovaniya. Materialy Mezhdunarodnoy nauch.-prakt. konferencii. Volgograd: Izd-vo Volgogradskogo gos. agrarn. un-ta, 2017. Tom 4. S. 71-77. EDN: https://elibrary.ru/ZNIJKJ
6. Shevchenko V.A., Matyuk N.S., Solov'ev A.M., Kobozeva T.P. Effektivnost' sistemy udobreniya i raznoglubinnoy zadelki solomisto – pozhnivnyh ostatkov v nakoplenii organicheskogo ugleroda i obschego azota na posevah yachmenya v usloviyah Verhnevolzh'ya // Agrarnaya Rossiya. 2023. № 11. S. 7-11. DOI: https://doi.org/10.30906/1999-5636-2023-11-7-11; EDN: https://elibrary.ru/VXJYFB
7. Zelenev A.V., Urishev R.H. Predshestvenniki zernovyh kul'tur v biologizirovannyh sevooborotah Nizhnego Povolzh'ya // V sbornike: Strategicheskoe razvitie APK i sel'skih territoriy RF v sovremennyh mezhdunarodnyh usloviyah. Materialy Mezhdunarodnoy nauch.-prakt. konferencii, posvyasch. 70-letiyu Pobedy v Velikoy Otechestvennoy voyne 1941-1945 gg. Volgograd: Izd-vo Volgogradskogo gos. agrarn. un-ta, 2015. Tom 1. S. 122-128. EDN: https://elibrary.ru/WCXJZX
8. Lytov M.N. Principy regulirovaniya potokov i balansa biogennyh elementov na meliorirovannyh zemlyah // Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa. 2023. № 3(71). S. 141-152. DOI: https://doi.org/10.32786/2071-9485-2023-03-14; EDN: https://elibrary.ru/LSWBFJ
9. Zelenev A.V., Urishev R.H., Seminchenko E.V. Effektivnost' organicheskih udobreniy v povyshenii produktivnosti polevyh sevooborotov Nizhnego Povolzh'ya // V sbornike: Agrarnaya nauka – sel'skomu hozyaystvu. Materialy XII Mezhdunarodnoy nauch.-prakt. konferencii. Barnaul: Izd-vo Altayskogo gos. agrarn. un-ta, 2017. Tom 2. S. 118-119. EDN: https://elibrary.ru/YSNPOP
10. Tyutyunov S.I., Cygutkin A.S., Navol'neva E.V., Logvinov I.V. Produktivnost' sevooborotov pod deystviem raznyh agrotehnicheskih priemov v usloviyah yugo – zapadnoy chasti Central'no – Chernozemnoy zony // Agrarnaya Rossiya. 2023. № 9. S. 16-19. DOI: https://doi.org/10.30906/1999-5636-2023-9-16-19; EDN: https://elibrary.ru/SPBHWD
