Отраслевая сеть инноваций в АПК

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ​

Создание региональной модели органического сельского земледелия с целью повышения плодородия почвы, сохранения земель сельскохозяйственного назначения и получения экологически чистой продукции

Титульный лист и исполнители

РЕФЕРАТ

Отчет 96 с, 4 рис., 27 табл., 28 источн., 26 прил.

Создание региональной модели органического сельского земледелия с целью повышения плодородия почвы, сохранения земель сельскохозяйственного назначения и получения экологически чистой продукции

Проведены исследования, цель которых разработать региональную модель органического сельского земледелия, обеспечивающая повышение плодородия почвы, сохранение земель сельскохозяйственного назначения и получение экологически чистой продукции. В результате исследований в зоне недостаточного увлажнения теоретически и практически обоснованы схемы севооборотов переходного периода к органическому земледелию и схемы севооборотов для органического земледелия при различном уровне засоренности полей и специализации хозяйства. Доказана необходимость использования в севооборотах бинарных посевов, вспашки на глубину 20-22 см под подсолнечник, а под остальные культуры – дисковой обработки на глубину 10-12 и 12-14 см, обеспечивающих повышение на 48-74% содержания детрита, при равномерном их распределении в пахотном слое почвы. Получены экспериментальные данные по скорости разложению биомассы исследуемых культур в чистом виде, смесей биомассы и в севооборотах, позволяющие увеличивать темпы их минерализации в смеси на 5-28% и на 12-16% в севооборотах с бинарными посевами. Рекомендовано сельскохозяйственному производству в зоне недостаточного увлажнения внедрение севооборотов с бинарными посевами культур достоверно повышающего на 0,1-0,2% содержание общего гумуса на фоне вспашки на глубину 20-22 см и на 0,2% при безотвальном рыхлении на ту же глубину.

Теоретическая и практическая значимость работы заключается в том, что для органического земледелия разработано направление возделывания культур севооборота в бинарных посевах с многолетними бобовыми травами в комплексе с другими приёмами биологизации (солома + пожнивный сидерат) и основной обработки почвы способствует улучшению основных показателей почвенного плодородия. Показана важная роль разработанного комплекса приёмов органического земледелия в воспроизводстве плодородия почвы. Установлена высокая экономическая эффективность новой технологии возделывания культур севооборота, включающей использование комплекса приёмов органического земледелия и основной обработки почвы.

Разработана рабочая программа и курс лекций «Органическое земледелие», поэтому результаты исследований могут быть использованы в учебном процессе в курсах общего земледелия и растениеводства студентами агрономических специальностей.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современный этап развития земледелия характеризуется расширением использования интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Это позволило увеличить урожайность зерновых культур и производство зерна в Воронежской области. Однако появились проблемы обеспечения устойчивого функционирования агроэкосистем из-за использования возрастающих объемов средств химизации, оказывающих отрицательное влияние на плодородие почвы. Предотвращение негативных сторон интенсификации возможно в процессе воспроизводства почвенного плодородия при внедрении севооборотов с использованием приемов биологизации [2-24, 26-28].

В условиях высокоинтенсивного земледелия переход к органическому земледелию позволяет ослабить экологические проблемы, а в экономически слабых хозяйствах овладение биологическими способами ведения земледелия создает условия для повышения продуктивности агроценозов.

При переводе земледелия на органическое земледелие с максимальным использованием биологических факторов необходимо решить множество вопросов, главным из которых является воспроизводство плодородия почвы. Органическая система земледелия – высшая ступень биологизации земледелия. Это земледелие является наукоемким сегментом АПК. Его эффективность напрямую связана с интеллектуальным кадровым потенциалом. Огромных усилий, преодоления психологического барьера потребует от всех работников сельскохозяйственной науки и производства подобное преобразование систем земледелия. Необходимы разработка и совершенствование применительно к современным адаптивным технологиям различных схем чередования культур в севооборотах с экологической направленностью, совершенствование приемов обработки почвы, системы удобрений, налаживание семеноводства многолетних бобовых трав и т.д.

Цель исследований – разработать региональную модель органического сельского земледелия, обеспечивающая повышение плодородия почвы, сохранение земель сельскохозяйственного назначения и получение экологически чистой продукции

Задачи исследований:

1) определить эффективность приемов повышения плодородия на показатели плодородия пахотного слоя почвы под культурами севооборотов;

2) определить темпы разложения растительных остатков культур в севооборотах с бинарными посевами;

3) выявить влияние приемов органического земледелия на урожайность и качество культур севооборотов;

4) дать экономическую оценку влияния приемов органического земледелия и основной обработки почвы на показатели плодородия пахотного слоя почвы под культурами севооборотов;

5) рекомендовать производству в зоне недостаточного увлажнения схемы севооборотов переходного периода и схемы севооборотов для органического земледелия.

Научная новизна. Основные научные результаты, определяющие новизну исследования, состоят в следующем:

– в зоне недостаточного увлажнения теоретически и практически обоснованы схемы севооборотов переходного периода к органическому земледелию и схемы севооборотов для органического земледелия при различном уровне засоренности полей и специализации хозяйства;

– доказана необходимость использования в севооборотах бинарных посевов, вспашки на глубину 20-22 см под подсолнечник, а под остальные культуры – дисковой обработки на глубину 10-12 и 12-14 см, обеспечивающих повышение на 48-74% содержания детрита, при равномерном их распределении в пахотном слое почвы;

– получены экспериментальные данные по скорости разложению растительных остатков исследуемых культур в чистом виде, смесей биомассы и в севооборотах, позволяющие увеличивать темпы их минерализации в смеси на 5-28% и на 12-16% в севооборотах с бинарными посевами;

– рекомендовано сельскохозяйственному производству в зоне недостаточного увлажнения внедрение севооборотов с бинарными посевами культур достоверно повышающего на 0,1-0,2% содержание общего гумуса на фоне отвальной вспашки на глубину 20-22 см и на 0,2% при безотвальном рыхлении на ту же глубину.

Теоретическая и практическая значимость работы. Для органического земледелия разработано направление возделывания культур севооборота в бинарных посевах с многолетними бобовыми травами в комплексе с другими приёмами биологизации (солома + пожнивный сидерат) и основной обработки почвы способствует улучшению основных показателей почвенного плодородия.

Показана важная роль разработанного комплекса приёмов органического земледелия в воспроизводстве плодородия почвы.

Установлена высокая экономическая эффективность новой технологии возделывания культур севооборота, включающей использование комплекса приёмов биологизации и основной обработки почвы.

Разработана рабочая программа и курс лекций «Органическое земледелие», поэтому результаты исследований могут быть использованы в учебном процессе в курсах общего земледелия, растениеводства и агропочвоведения студентами агрономических специальностей.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования проводились в 2010-2019 годах в стационарных опытах, заложенном в КФХ «ИП Палихов А.А.» Хохольского района Воронежской области. Почва опытного участка – чернозём типичный, среднемощный, глинистый с содержанием гумуса в пахотном слое почвы 5,2-5,3%. Сумма обменных оснований – 34,1, содержание подвижного фосфора (по Чирикову) – 113, обменного калия (по Чирикову) – 184, гидролизуемого азота – 62,9 мг/кг почвы. Климат зоны – умеренно континентальный с неустойчивым увлажнением.

Технологии возделывания культур, за исключением изучаемых приемов, типичная для ЦЧР.

При закладке опыта использовали общепринятую методику полевого опыта. Общая площадь делянки – 150 м2 , учетной – 100 м2. Повторность – трехкратная. Размещение вариантов – рендомизированное.

Схема опыта 1:

Фактор А. Схемы севооборотов:

1. Чистый пар – озимая пшеница – ячмень – подсолнечник (контроль)

2. Сидеральный пар – озимая пшеница – ячмень – подсолнечник + эспарцет.

3. Занятый пар – озимая пшеница – ячмень – подсолнечник + вика.

Фактор Б. Приемы повышения плодородия почвы:

1. Пожнивно-корневые остатки (фон) – Фон (контроль)

2. Фон + солома ячменя и озимой пшеницы (Ся)

3. Фон + пожнивной сидерат редька масличная – Фон + ПС

4. Фон + (NPK)24

5. Фон + Ся + (NPK)24

6. Фон + Ся + ПС

7. Фон + ПС + (NPK)24

8. Фон + Ся + ПС + (NPK)24

Схема опыта 2:

1. Севооборот №1(контроль): чистый пар – озимая пшеница – ячмень – подсолнечник/кукуруза.

2. Севооборот №2: сидеральный донниковый пар (донник 2-го года жизни) – озимая пшеница – ячмень (пожнивный сидерат редька масличная) – бинарный посев подсолнечника с донником жёлтым (1-го года жизни)/кукуруза.

3. Севооборот №3: занятый пар (люцерна синяя 2-го года жизни) – бинарный посев озимой пшеницы с люцерной синей (3-го года жизни) – ячмень (пожнивный сидерат редька масличная) – бинарный посев подсолнечника с люцерной синей (1-го года жизни)/кукуруза.

Варианты основной обработки почвы под подсолнечник: вспашка – 20-22 см (контроль); дисковая обработка – 10-12 см; плоскорезная обработка – 20-22 см.

На всех вариантах опыта побочная продукция используется на удобрение, донник жёлтый в паровом поле на сидерат. Зелёная масса люцерны синей отчуждается на корм и сено. Возделывание культур осуществлялось по общепринятым для лесостепи ЦЧР технологиям за исключением изучаемых приёмов.

Каждый из вариантов подразделяется ещё по вариантам основной обработки почвы: 1) вспашка – глубина 20-22 см; 2) дисковая обработка – глубина 10-12 см; 3) плоскорезная обработка – глубина 20-22 см. На всех вариантах солома ячменя использовалась в качестве органического удобрения путём заделки её в почву дисковыми орудиями на глубину 10-12 см сразу после уборки предшественника.

Массу корневых остатков отбирали по Н.З. Станкову [25] буром до глубины 30 см в 3-кратной повторности. Выделение корневых остатков из почвы проводили методом декантации в воде, сливая, всплывшие корни (и другие органические остатки) через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. После отмывки растительные остатки высушивали до абсолютно сухого состояния и взвешивали.

Содержание в детрите по методике ТСХА [1], углерод в детрите определяли по Анстету, общий азот, фосфор, калий по методу К.Е. Гинзбург [1].

Уборку урожая зерновых культур в севооборотах проводили комбайном «Сампо», подсолнечника – вручную. Урожай с учетных делянок пересчитывали на 100% чистоту и стандартную влажность. Результаты исследований обрабатывали методами дисперсионного анализа с использованием типовых программ.

Измельченная солома ячменя и озимой пшеницы заделывалась в почву на глубину 10-12 см дисковыми орудиями сразу после уборки. Посев пожнивного сидерата (редька масличная) проводили после уборки ячменя (вторая половина июля). В фазе массового цветения сидерата (вторая половина сентября) его зеленая масса заделывалась в почву дисковым орудием на глубину 10-12 см. Минеральные удобрения (азофоска 16:16:16) вносились в полном объеме при посеве подсолнечника. Основная обработка почвы – вспашка на глубину 20-22 см. Средства защиты растений не применялись.

В модельных полевых опытах изучали темпы разложения биомассы культур изучаемых севооборотов. Для этого в капроновые сетчатые мешочки размером 15 × 30 см помещали 0,6 кг абсолютно сухой почвы, которую предварительно просеивали через сито с диаметром отверстий 3 мм. Ежегодно в этот мешочек добавляли по 15 г абсолютно сухих послеуборочных остатков согласно чередованию по схеме севооборотов. Все образцы заделывали сразу в пахотный слой почвы 0-30 см. Повторность опыта трехкратная.

Почву участка в течение вегетационного периода поддерживали в чистом от сорняков состоянии. Отмывка образцов проводилась через год методом декантации, водой отделяли растительные остатки от почвы, сливая через сито с диаметром отверстий 0,25 мм. Отмытую массу растительных остатков высушивали в термостате (t не более 70°С) до абсолютно сухого состояния, а затем взвешивали.

За период исследований (2010-2019 гг.) агроклиматические факторы складывались неодинаково: засушливые 2014, 2015, 2019 годы (ГТК 0,7-0,9), недостаточно влажные 2010, 2011. 2018 годы (ГТК–1,0), избыточно влажные 2012, 2013, 2016, 2017 годы (ГТК – 1,6-2,3).

Результаты исследований

Накопление растительных остатков. Одной из задач, стоящих перед органическим земледелием, является формирование в почве бездефицитного баланса органического вещества. Важная роль в решении данной задачи отводится растительным остаткам, содержание которых в наших исследованиях зависело от изучаемых приемов повышения плодородия почвы (рис. 1).

word image 514 Создание региональной модели органического сельского земледелия с целью повышения плодородия почвы, сохранения земель сельскохозяйственного назначения и получения экологически чистой продукции

Примечание: 1. Фон (не удобренный контроль); 2. Фон + солома ячменя и озимой пшеницы (Ся); 3. Фон + пожнивной сидерат редька масличная – Фон + ПС; 4. Фон + (NPK)24; 5. Фон + Ся + (NPK)24; 6. Фон + Ся + ПС

7. Фон + ПС + (NPK)24; 8. Фон + Ся + ПС + (NPK)24

Рисунок 1. Масса растительных остатков в пахотном слое почвы севооборотов при использовании различных приемов повышения плодородия почвы (опыт 2, среднее за 2016-2019 гг.)

При возделывании культур в одновидовом посеве (контроль) в пахотном слое почвы накапливалось 4,02 т/га растительных остатков. Севообороты с бинарными посевами подсолнечника с яровой викой и эспарцетом увеличивали эту массу на 33-39%.

Использование приемов повышения плодородия в севооборотах при одновидовом посеве масличной культуры обеспечивали увеличение поступающей в почву биомассы на 46-63%, а добавление к ним минеральных удобрений – на 23-73%. В зернопропашном севообороте на фоне бинарного посева подсолнечника с яровой викой прибавка составила соответственно 84-86% и 59-83%, а сидеральном севообороте на фоне совместного посева с эспарцетом – 81-95% и 59-83%.

Исследования, проведенные в опыте 1 показали (табл. 1), что содержание растительных остатков зависело от вида севооборота, приемов биологизации и способа обработки почвы.

Таблица 1. Масса растительных остатков в пахотном слое почвы различных севооборотов (опыт 1, среднее за 2013-2018 гг.)

Вид севооборота Масса остатков, т/га В % к

контролю

Зернопаропропашной

(контроль)

5,2

5,1

100

98

Сидеральный 7,6

7,4

146

142

Зернотравянопропашной 9,2

9,5

177

183

Примечание: * Здесь и далее над чертой – при отвальной вспашке на 20-22 см, под чертой – при безотвальном плоскорезном рыхлении на 20-22 см

На фоне вспашки в зернопаропропашном севообороте в среднем за год поступало 5,2 т/га растительных остатков, а на фоне безотвального рыхления 5,1 т/га.

При использовании приемов биологизации в сидеральном севообороте (использование на удобрение сидерата в пару и пожнивно, соломы озимой пшеницы и ячменя) их масса увеличивалась на фоне вспашки на 46% и на 42% при безотвальном рыхлении.

В зернотравянопропашном севообороте содержание растительных остатков на этих фонах увеличивалась соответственно на 77% и 83%. Этому способствовало замена чистого пара на занятый (люцерна 2-го года жизни), бинарный посев озимой пшеницы с люцерной 3-го года жизни, пожнивной посев горчицы сарептской, бинарный посев подсолнечника с люцерной 1-го года жизни, а так же запашка соломы озимой пшеницы и ячменя.

Таким образом, использование приемов органического земледелия повышало массу растительных остатков в севооборотах с бинарными посевами на 33-83%, биологизация земледелия на фоне применения минеральных удобрений на 23-73%.

Разложение растительных остатков. Поступившие в почву после уборки растительные остатки возделываемых культур (солома, биомасса сидератов) подвергаются процессу разложения. Темпы разложения зависели от вида остатков (табл. 2, приложения 13-17).

В чистом виде в первый год наиболее интенсивно разлагались послеуборочные остатки редьки масличной (81%), эспарцета (67%) и яровой вики (55%), медленнее – подсолнечника (42%), ячменя (28%).

В течение второго года скорость разложения послеуборочных растительных остатков зависела от степени их разложения в первый год.

Если в первый год она была высокой, то на второй год снижалась. Так, за второй год разложилось: редька масличная – на 9%, яровой вики – на 17%, эспарцета – на 16%, соломы ячменя – на 46%, подсолнечника – на 30%

За третий год разлагалось от 5 до 12% послеуборочных остатков, что связано с недостатком субстрата для разложения. За это время практически полностью разложилась биомасса редьки масличной, эспарцета, а остатки ячменя и подсолнечника разложились только на 81-82%.

Таблица 2. Скорость разложения растительных остатков

сельскохозяйственных культур (модельный полевой опыт). 2016-2019 г.

Вид остатков

(культура, смесь культур)

Разложилось от исходного, %
1 год 2 года 3 года 4 года
1. Солома ячменя (Ся) 28 74 82 95
2. Эспарцет (Эс) 67 83 92 97
3. Яровой вика (Яв) 55 72 84 95
4. Редька масличная (Рм) 81 90 95 97
5. Подсолнечник (П) 42 72 81 90
6. Ся + мин. удобрения (N10) 40 77 84 95
7. Ся + Рмп 36 75 93 97
8. П + Яв 44 80 92 95
9. П + Эс 45 78 90 93
НСР05 1,94 2,75 4,25 1,79

За четвертый год разлагалось от 2 до 13% послеуборочных остатков, что связано с недостатком субстрата для разложения. За это время практически полностью разложилась биомасса редьки масличной, эспарцета, солома ячменя, и всех смесей остатков, а остатки подсолнечника разложились только на 90%.

Таким образом, результаты исследований микроделяночного полевого опыта показали, что исследуемые культуры по темпам разложения их растительных остатков располагаются в следующем убывающем порядке: редька масличная (97%); эспарцет (97%); яровая вика (95%); солома ячменя (95%); – подсолнечник (81%).

При возделывании сельскохозяйственных культур в пахотный слой почвы поступают растительные остатки нескольких культур, поэтому их интенсивность разложения будет другой.

Проведенными исследованиями установлено, что скорость разложения смеси растительных остатков культур была выше, чем темпы разложения остатков культур в чистом виде и зависела от состава смеси растительных остатков (табл. 2).

В первый год наиболее интенсивно разлагались смеси послеуборочных остатков подсолнечника и эспарцета – на 45%, подсолнечника и яровой вики – на 44%, соломы ячменя минерального азота – на 40%, соломы ячменя и редьки масличной – на 36%.

Скорость разложения смеси послеуборочных остатков в течение второго года, так же как и остатков в чистом виде, зависела от степени их разложения в предыдущий период. Если она была высокой в первый год, то на второй год она резко снижалась.

Интенсивнее разлагались послеуборочные остатки смеси соломы ячменя с минеральным азотом – на 37%, соломы ячменя и редьки масличной – на 39%, подсолнечника яровой викой – на 36%, медленнее – подсолнечник с эспарцетом– на 33%.

На третий год интенсивность разложения биомассы послеуборочных остатков смеси культур замедлилась и была следующей: солома ячменя с минеральным азотом – 7%, солома ячменя с редькой масличной – 18%, подсолнечник с яровой викой – 12%, подсолнечник с эспарцетом – 12%.

На четвертый год смеси растительных остатков разложились полностью.

Таким образом, скорость разложения смеси растительных остатков исследуемых культур за четыре года снижалась в убывающем порядке: солома ячменя с редькой масличной (97%), подсолнечник с яровой викой (95%), солома ячменя с минеральным азотом (95%), подсолнечник с эспарцетом (93%).

Результаты исследований в модельных полевых опытах по изучению темпов разложения растительных остатков доказывают целесообразность использование бинарных посевов подсолнечника c эспарцетом или яровой викой, а также посев пожнивного сидерата сразу же после уборки ячменя, используя для этой цели редьку масличную.

В опыте 1, поступившие в почву после уборки растительные остатки возделываемых культур (солома, биомасса сидератов) подвергаются процессу разложения. Темпы разложения зависели от вида остатков (табл. 3).

В первый год наиболее интенсивно разлагались послеуборочные остатки горчицы сарептской (82,0%), медленнее – подсолнечника (45,1%), ячменя (26,0%) и озимой пшеницы (25,0%). Темпы разложения растительных остатков многолетних бобовых трав зависели от года жизни и составили 59,4-66,0% у люцерны и 58,9-60,0% у донника. При этом следует отметить, что чем старше были многолетние травы, тем медленнее разлагались их растительные остатки.

Исследуемые культуры в чистом виде по темпам разложения их растительных остатков за четыре года располагаются в следующем убывающем порядке: люцерна 1-го года жизни (98,5%), горчица сарептская (98,1%), донник 1-го года жизни (97,3%), люцерна 2-го года жизни (96,8%), донник 2-го года жизни (95,8%), люцерна 3-го года жизни (94,6%), подсолнечник (92,7%), солома ячменя (94,2%).

В первый год наиболее интенсивно разлагались смеси послеуборочных остатков соломы озимой пшеницы и люцерны 3-го года жизни (53,5%), медленнее – подсолнечника и люцерны 1-го года жизни (49,0%), подсолнечника и донника 1-го года жизни (47,3%), соломы ячменя и горчицы сарептской (38,0%).

Таблица 3. Скорость разложения растительных остатков сельскохозяйственных культур (модельный полевой опыт 2), 2013-2016 г. [10]

Вид остатков

(культура, смесь культур)

Разложилось от исходного, %
1 год 2 года 3 года 4 года
Один вид остатков (опыт 2 а)
1. Солома ячменя (Ся) 26,0 78,8 83,8 94,2
2. Солома озимой пшеницы (Соз) 25,0 71,9 86,5 98,1
3. Люцерна 1-го года жизни (Л1) 66,0 88,4 97,9 98,5
4. Люцерна 2-го года жизни (Л2) 62,4 83,1 92,7 96,8
5. Люцерна 3-го года жизни (Л3) 59,4 80,1 93,0 94,6
6. Донник 1-го года жизни (Д1) 60,0 80,3 96,0 97,3
7. Донник 2-го года жизни (Д2) 58,9 77,8 92,5 95,8
8. Горчица сарептская (ГСп) 82,0 91,1 97,1 98,6
9. Подсолнечник (П) 45,1 72,5 89,6 92,7
Смесь остатков (опыт 2 б)
10. Ся + ГСп 38,0 79,8 97,7 98,1
11. Соз + Л3 53,5 76,8 92,1 97,5
12. П + Л1 49,0 82,7 94,6 96,8
13. П + Д1 47,3 76,2 91,5 95,3
НСР05 1,39 1,94 1,41 1,85

Темпы разложения смеси растительных остатков культур за четыре года снижались в следующем убывающем порядке: солома ячменя с горчицей сарептской (98,1%), солома озимой пшеницы с люцерной 3-го года жизни (97,5%), подсолнечник с люцерной 1-го года жизни (96,8%), подсолнечник с донником 1-го года жизни (95,3%).

При изучении темпов разложения остатков важно знать, какова будет скорость деструкции при смешивании биомассы различных остатков (рис. 3).

При ежегодном поступлении в почву растительных остатков в порядке чередования культур в 1-м зернопаропропашном севообороте разложилось 30% всей поступившей биомассы. Скорость разложения массы растительных остатков увеличилась в сидеральном и зернотравянопропашном севооборотах соответственно на 12 и 16%. Отмеченные изменения можно объяснить увеличением темпов деструкции остатков культур севооборотов за счет поступления остатков многолетних бобовых трав, обогащенных азотом.

word image 515 Создание региональной модели органического сельского земледелия с целью повышения плодородия почвы, сохранения земель сельскохозяйственного назначения и получения экологически чистой продукции

Рисунок 3. Скорость разложения растительных остатков культур

севооборотов, % (модельный полевой опыт 2 в) 2013-2016 г. [10]

Химический состав растительных остатков. Темпы разложения биомассы растительных остатков культур и их смесей отличались по химическому составу. Это влияло на интенсивность процессов минерализации-гумификации органического вещества [2, 10].

Проведенные исследования показали (табл. 4, приложения 18-22), что растительные остатки растений в чистом виде и их смеси различались между собой по содержанию углерода, азота, фосфора и калия.

Больше всего азота содержали остатки эспарцета (1,46%), яровой вики (1,23%), редьки масличной (0,75%). В биомассе зерновых культур и подсолнечника азота было от 0,58 до 0,41%.

По содержанию фосфора остатки культур практически не отличались.

Растительные остатки культур по содержанию калия можно расположить в следующем убывающем порядке: эспарцет (1,35%), солома ячменя (1,10), подсолнечник (1,05%), редька масличная (0,84%), яровая вика (0,57%). Растительная биомасса смесей культур отличались по содержанию элементов питания от остатков одного вида растений.

Больше всего азота содержали смеси остатков соломы ячменя и редьки масличной (0,77%), соломы ячменя в смеси с минеральными удобрениями (0,73%). В биомассе остальных смесей количество азота было от 0,53 до 0,58%.

Остатки культур по содержанию фосфора практически не отличались. Содержание калия в них варьировало от 1,0 до 1,19%.

Многие ученые для оценки скорости разложения растительных остатков используют содержания в них углерода и азота, а так же их соотношение (С:N). Ими установлено, что скорость разложения растительных остатков достигает своего максимума при соотношении С : N ниже 25.

Проведенные исследования показали, что растительные остатки культур севооборотов различаются по содержанию углерода и азота.

Таблица 4. Химический состав растительных остатков

культур (модельный полевой опыт), 2019 г.

Культура

Содержание питательных элементов в растительных остатках культур, % Соотношение

C:N

C N P K
1. Солома ячменя (Ся) 48 0,58 0,27 1,10 83
2. Эспарцет (Эс) 35 1,46 0,28 1,35 24
3. Яровая вика (Яв) 46 1,23 0,24 0,57 37
4. Редька масличная (Рм) 40 0,75 0,20 0,84 53
5. Подсолнечник (П) 38 0,41 0,31 1,05 93
6. Ся + мин. удобрения (N10) 45 0,73 0,29 1,10 62
7. Ся + Рмп 42 0,77 0,31 1,19 55
8. П + Яв 41 0,53 0,28 1,00 77
9. П + Эс 40 0,58 0,30 1,05 69
НСР05 0,3 0,25 0,08 0,10

В остатках эспарцета и яровой вики оно варьировало от 24 до 37. Благодаря такому узкому соотношению эти остатки способны к быстрой минерализации. На остальных вариантах опыта это соотношение было от 53 до 93, поэтому эти остатки медленно разлагались.

Для ускорения темпов разложения остатков ячменя необходимо дополнительное внесение азотных минеральных удобрений (10-15 кг д.в. на 1 тонну). Это снижало соотношение С:N c 83 до 62.

При смешивании биомассы зерновых культур с многолетними бобовыми травами содержание азота повышается, а соотношение С:N становится уже.

Таким образом, по соотношению C:N, а следовательно и по большей скорости разложения, остатки культур можно расположить в следующем убывающем порядке: эспарцет, яровая вика, редька масличная, смесь соломы ячменя с редькой масличной, соломы ячменя, подсолнечник с эспарцетом, подсолнечник с яровой викой, подсолнечник.

Исследования, проведенные в опыте 2 показали (табл. 5), что растительные остатки одного вида растений различаются между собой по содержанию углерода, азота, фосфора и калия.

Больше всего азота содержали остатки люцерны, донника, горчицы. В биомассе зерновых культур и подсолнечника азота было от 0,92 до 1,05%.

По содержанию фосфора остатки культур (за исключением озимой пшеницы, ячменя, где содержание этого элемента доходило до 0,15-0,17%) практически не отличались.

Растительные остатки культур по содержанию калия можно расположить в следующем убывающем порядке: донник, люцерна, горчица, подсолнечник, озимая пшеница, ячмень.

Растительная биомасса смесей культур отличались по содержанию элементов питания от остатков одного вида растений. Больше всего азота содержали смеси остатков люцерны третьего года жизни и соломы озимой пшеницы – 1,28%. В биомассе остальных смесей количество азота было от 0,71 до 0,82%.

Остатки культур по содержанию фосфора (за исключением смеси подсолнечника и люцерны первого года жизни, где содержание этого элемента доходило до 0,32%) практически не отличались. Содержание калия в них варьировало от 0,22 до 0,25%.

Смеси остатки культур по содержанию калия можно расположить в следующем убывающем порядке: подсолнечник и донник первого года жизни (1,28%), подсолнечник и люцерна первого года жизни (1,24%), солома озимой пшеницы и люцерна третьего года жизни (1,15%), солома ячменя и горчица (1,05%).

Таблица 5 Химический состав растительных остатков культур [10]

Вариант опыта

Содержание в растительных

остатках культур, %

Соотношение

C:N

C N P K
Один вид остатков
1. Донник 1-го года жизни (Д1) 37 1,26 0,23 1,35 29
2. Донник 2-го года жизни (Д2) 39 1,12 0,28 1,41 35
3. Люцерна 1-го года жизни (Л1) 41 1,75 0,28 1,37 23
4. Люцерна 2-го года жизни (Л2) 43 1,81 0,30 1,39 24
5. Люцерна 3-го года жизни (Л3) 43 1,68 0,32 1,45 26
6. Горчица сарептская (ГСп) 35 0,85 0,22 1,20 41
7.Солома ячменя (Ся) 45 0,54 0,17 0,92 83
8. Солома озимой пшеницы (Соз) 47 0,51 0,15 0,99 92
9. Подсолнечник (П) 38 0,41 0,31 1,05 93
Смесь остатков
10. Ся + ГСп 41 0,71 0,25 1,05 58
12. П + Л1 39 0,75 0,32 1,24 52
13. П + Д1 36 0,82 0,26 1,27 44
11. Соз + Л3 44 1,28 0,22 1,15 34
НСР05 2 0,08 0,05 0,09

Многие ученые для оценки скорости разложения растительных остатков используют содержания в них углерода и азота, а так же их соотношение (С:N). Ими установлено, что скорость разложения растительных остатков достигает своего максимума при соотношении С : N ниже 25.

Проведенные исследования показали, что растительные остатки культур севооборотов различаются по содержанию углерода и азота.

В остатках люцерны и донника оно варьировало от 23 до 35. Благодаря такому узкому соотношению эти остатки способны к быстрой минерализации. Сразу же после их запашки начинается бурный микробный процесс [16], в результате чего большая часть биомассы разлагается, что создает благоприятные условия для роста и развития последующих культур севооборота.

На остальных вариантах опыта это соотношение было от 41 до 93, поэтому эти остатки медленно разлагались. Для ускорения темпов разложения остатков на этих вариантах необходимо дополнительное внесение азотных минеральных удобрений (10-15 кг д.в. на 1 тонну), в то время как для разложения остатков донника и люцерны этого не требуется [10, 20, 23, 25].

При смешивании биомассы зерновых культур с многолетними бобовыми травами содержание азота повышается, а соотношение С : N становится уже.

Таким образом, по соотношению C:N, а следовательно и по большей скорости разложения, остатки культур можно расположить в следующем убывающем порядке: люцерна, донник, горчица, ячмень, озимая пшеница, подсолнечник.

Детрит. Поступившие в почву растительные остатки возделываемых культур подвергаются процессу разложения. При этом одна часть этих остатков разлагается до конечных продуктов, а другая часть принимает участие в образовании детрита, составной части гумуса.

Результаты проведенных исследований показали достоверные изменения показателя содержания детрита в пахотном слое почвы под влиянием изучаемых приемов (табл. 6, приложения 1-3).

Так, на вариантах севооборотов на фоне вспашки с одновидовыми посевами культур (контроль) содержание детрита было 0,197%, а его замена на занятый пар яровой викой повышало до 0,317%, на сидеральный с эспарцетом – до 0,265%. На вариантах севооборотов на фоне плоскорезной обработки с одновидовыми посевами культур (контроль) содержание гумуса было соответственно 0,172%, 0,281%, 0,247%.

В зернопаропропашных севооборотах с одновидовыми посевами культур на фоне вспашки органическая система удобрений увеличивала содержание в пахотном слое почвы детрита при использовании соломы до 0,200%, пожнивного посева до 0,195%, соломы с пожнивным посевом до 0,201%, а на фоне плоскорезной обработки было соответственно до 0,180%, 0,172%, 0,181%.

В сидеральных севооборотах с бинарными посевами культур на фоне вспашки органическая система удобрений увеличивала содержание детрита в пахотном слое почвы при использовании соломы до 0,270%, пожнивного посева до 0,269%, и соломы с пожнивным посевом до 0,265%, а на фоне плоскорезной обработки соответственно до 0,25%, 0,251%, 0,246%.

Таблица 6. Содержание детрита (%) в пахотном слое почвы севооборотов под влиянием различных агротехнических приемов, (среднее 2016-2019 г.)

Вспашка

плоскорез

Вид севооборота
Зернопаро-пропашной Сидераль-

ный

Зернопро-пашной
Органическое земледелие
1. Фон (контроль –

без удобрений)

0,197

0,172

0,265

0,247

0,317

0,281

2. Фон + Ся 0,200

0,180

0,270

0,250

0,322

0,286

3. Фон + ПС 0,195

0,172

0,269

0,251

0,315

0,279

6. Фон + Ся + ПС 0,201

0,181

0,265

0,246

0,321

0,286

Биологизация земледелия
4. Фон + (NPK)24 0,199

0,170

0,265

0.245

0,320

0,285

5. Фон + Ся + (NPK)24 0,200

0,178

0,269

0,249

0,319

0,283

7. Фон + (NPK)24 + ПС 0,197

0,179

0,272

0,252

0,318

0,282

8. Фон + Ся + (NPK)24 + ПС 0,203

0,180

0,275

0,254

0,324

0,288

Дополнительное внесение минеральных удобрений на вариантах зернопаропропашных севооборотов с одновидовыми посевами культур (контроль) на фоне вспашки содержание детрита повышалось до 0,199%. Его замена на занятый пар яровой викой повышало до 0,320%, на сидеральный пар с эспарцетом – до 0,265%. На вариантах севооборотов на фоне плоскорезной обработки с одновидовыми посевами культур содержание детрита было соответственно 0,170%, 0,249%, 0,283%.

Дополнительное внесение минеральных удобрений на вариантах сидеральных севооборотов с бинарными посевами культур на фоне вспашки повысило содержание детрита до 0,265%, при использовании соломы до 0,269%, пожнивного посева до 0,272%, и соломы с пожнивным посевом до 0,275%, а на фоне плоскорезной обработки его количество было соответственно до 0,49%, 0,252%, 0,254%.

Дополнительное внесение минеральных удобрений на вариантах зернопропашных севооборотов с бинарными посевами культур на фоне вспашки увеличило содержание детрита до 0,320%, при их использовании с соломой до 0,319%, с пожнивным посевом до 0,318%, совместно с соломой и пожнивным посевом до 0,324%, а на фоне плоскорезной обработки соответственно до 0,283%, 0,282%, 0,288%.

Таким образом, органическая система удобрений увеличивала содержание детрита в изучаемых севооборотах на фоне вспашки с 0,197 до 0,322%, плоскорезной обработки почвы с 0,172 до 0,286%. Биологизация земледелия с применением минеральных удобрений и бинарных посевов увеличивала содержание детрита в изучаемых севооборотах на фоне вспашки с 0,199 до 0,324%, плоскорезной обработки почвы с 0,170 до 0,288%.

Исследованиями, проведенными в опыте 2 установлено, что сезонная динамика детрита зависит от культур севооборота, периода вегетации, приемов биологизации, способов основной обработки почвы и гидротермических условий года (табл. 7).

В чистом пару зернопаропропашного севооборота (контроль) на фоне вспашки масса детрита составляла 0,120%, а на фоне безотвального рыхления – на 14% меньше.

Замена чистого пара на занятый и сидеральный увеличивала массу детрита в пахотном слое почвы соответственно на фоне вспашки в 2,25 и 2,46 раза, на фоне безотвального рыхления – в 2,06 и 2,27 раза.

В зернотравянопропашном севообороте с бинарным посевом озимой пшеницы и люцерной синей содержание детрита в пахотном слое почвы на фоне отвальной и безотвальной обработок почвы повышалось соответственно в 1,95 и 1,75 раза, а на фоне прямого действия обработок почвы под подсолнечник – в 1,59 и 1,46 раза. Последействие обработок почвы и сидерального пара увеличивало массу детрита в пахотном слое почвы под озимой пшеницей соответственно в 1,63 и 1,56 раза.

Таблица 7. Содержание детрита в пахотном слое почвы культур севооборотов под влиянием различных агротехнических приемов, мг/100 г почвы

(2010-2018 гг.)

Варианты

опыта

Культуры севооборотов Среднее
Пар Озимая

пшеница

Ячмень Подсол-

нечник

по

севообороту

% от

среднего

Зернопаропропашной(контроль) 0,120

0,103

0,164

0,134

0,220

0,170

0,166

0,177

0,167

0,146

100

87

Сидеральный 0,270

0,247

0,267

0,256

0,267

0,270

0,240

0,217

0,261

0,247

156

148

Зернотравянопропашной 0,295

0,272

0,319

0,287

0,283

0,264

0,264

0,243

0,290

0,266

174

159

НСР05 частных различий 0.008 0.006 0.005 0.004 0.003

В зернопаропропашном севообороте на фоне вспашки масса детрита под ячменем составляла 0,220%, а на фоне безотвального плоскорезного рыхления – меньше на 23% (отн.). Замена чистого пара на занятый и сидеральный увеличивала массу детрита в пахотном слое почвы под этой культурой соответственно на фоне вспашки в 1,29 и 1,21 раза, безотвального рыхления – в 1,20 и 1,23 раза.

Под подсолнечником зернопаропропашного севооборота (контроль) на фоне вспашки масса детрита составляла 0,166%, а на фоне безотвального рыхления – на 7% (отн.) выше. В зернотравянопропашном и сидеральном севооборотах увеличивалась масса детрита в пахотном слое почвы под этой культурой соответственно на фоне вспашки в 1,59 и 1,45 раза и на фоне безотвального рыхления – в 1,46 и 1,31 раза.

В течение вегетационного периода масса детрита в пахотном слое почвы под чистым паром и одновидовым посевом подсолнечника достоверно уменьшалась, что связано с высокими темпами разложения растительных остатков под этими культурами. Под остальными культурами севооборотов масса детрита от посева к уборке на фоне использования приемов биологизации и способов основной обработки почвы увеличивалась в 1,2-1,9 раза.

Химический состав детрита. Информативным показателем состава детрита служит содержание в нем углерода, азота, фосфора и калия. Соотношение углерода к азоту влияет на скорость разложения детрита (табл. 8, приложения 8-12).

Таблица 8. Химический состав детрита пахотного слоя почвы под культурами севооборотов при использовании различных приемов биологизациии

(2016-2019 гг.)

Варианты опыта Содержание С : N
С, % N, % P. % K. %
Органическое земледелие
1. Фон (без удобрений) 41

42

0,46

0.85

0,21

0,25

0,90

0,95

89

49

2. Фон + С 42

43

0,52

0.89

0,23

0,28

0,95

1,02

81

48

3. Фон + ПС 40

42

0,54

0.92

0,23

0,28

0,93

1,03

74

46

6. Фон + С + ПС 41

42

0,56

0,93

0,25

0,26

0,95

0,99

73

45

Биологизация земледелия
4. Фон + (NPK)24 40

42

0,54

0.93

0,25

0,27

0,95

1,00

74

46

5. Фон + С + (NPK)24 42

43

0,55

0.94

0,25

0,28

0,92

1,01

76

45

7. Фон + (NPK)24 + ПС 42

43

0,54

0,92

0,25

0,28

0,90

0,98

78

46

8. Фон + С + (NPK)24 + ПС 41

42

0,56

0,94

0,26

0,27

0,92

1,03

73

44

Примечание: вверху – севооборот с чистым паром,

внизу – севооборот с бинарными посевами

Результаты исследований показатели, что варианты опыта отличались не только по массе детрита в пахотном слое почвы севооборотов, но и по химическому составу. Они имели различия в содержании азота, фосфора, калия, а также по соотношению углерода к азоту.

Содержание углерода по вариантам опыта варьировало от 40 до 43%.

Количеству азота на контроле было 0,46%. Использование приемов биологизации в зернопаропропашном севообороте увеличивало его количество на 13-22%.

Замена чистого пара на сидеральный, бинарный посев подсолнечника с многолетними бобовыми травами обеспечивало увеличение содержание азота в 1,84-2,04 раза.

Содержание фосфора на контрольном варианте опыта было 0,21%, на удобренных вариантах зернопаропропашного севооборота варьировало от 0,23 до 0,26%.

Содержание фосфора по сравнению с контролем увеличивалось на 19-33% при замене чистого пара на сидеральный.

Содержание калия на контрольном варианте было 0,90%, при внесении удобрений в этот севооборот его количество варьировало от 0,90 до 0,95%.

Замена чистого пара на сидеральный, бинарный посев подсолнечника с многолетними бобовыми травами обеспечивало увеличение содержание калия на 5-14%.

Соотношение углерода к азоту в составе детрита зернопаропропашного севооборота равнялось 89, что свидетельствует о медленных темпах минерализации. В севооборотах с сидеральнм паром 49, что свидетельствует о более высоких темпах разложения детрита на этом фоне.

Использование приемов биологизации в зернопаропропашном севообороте снижало соотношение углерода к азоту до 73-81, а сидеральном до 44-48. Это свидетельствует о более быстром разложении детрита на этом фоне и лучшем обеспечении питательными веществами культур севооборота.

Результаты исследований опыта 2 показали, что масса детрита в пахотном слое почвы севооборотов различались между собой по содержанию углерода и азота, а также по их соотношению (табл. 9).

Содержание азота в составе детрита пахотного слоя почвы под культурами севооборотов зависело от комплекса приемов повышения плодородия и варьировало от 1,52 до 1,66%, тогда как на контроле оно составило 0,69%.

Соотношение углерода к азоту в составе детрита зернопаропропашного севооборота равнялось 39, что свидетельствует о медленных темпах минерализации. В севооборотах с бинарными посевами это соотношение варьировало от 17 до 18, что свидетельствует о способности этой фракции к быстрой минерализации.

Таблица 9. Химический состав детрита севооборотов при использовании различных приемов биологизациии и способов обработки почвы (2014-2016 гг.)

Вид севооборота Содержание, %
N С С : N
Зернопаропропашной 0,69

0,70

27

27

39

39

Сидеральный 1,52

1,52

26

24

18

18

Зернотравянопропашной 1,66

1,66

29

31

17

18

НСР05 0,08 0,94

Примечание: над чертой – вспашка на глубину 20-22 см;

под чертой – безотвальное рыхление на глубину 20-22 см

Содержание гумуса. Поступившие в почву растительные остатки возделываемых культур подвергаются процессу разложения. При этом одна часть этих остатков разлагается до конечных продуктов, а другая часть принимает участие в образовании гумуса.

Результаты проведенных исследований показали достоверные изменения показателя содержания гумуса в пахотном слое почвы под влиянием изучаемых приемов (табл.10, приложение 7).

На вариантах севооборотов с одновидовыми посевами культур (контроль) на фоне вспашки содержание гумуса было 5,05%, а его замена на занятый пар яровой викой повышало до 5,16%, на сидеральный с эспарцетом – до 5,09%. На вариантах севооборотов с одновидовыми посевами культур (контроль) на фоне плоскорезной обработки содержание гумуса было соответственно 5,03%, 5,11%, 5,03%.

В зернопаропропашных севооборотах с одновидовыми посевами культур на фоне вспашки органическая система удобрений увеличивала содержание гумуса в пахотном слое почвы при использовании соломы, пожнивного посева, соломы с пожнивным посевом до 5,06%, на фоне плоскорезной обработки до 5,04-5,07%.

В сидеральных севооборотах с бинарными посевами культур на фоне вспашки органическая система удобрений увеличивала содержание гумуса в пахотном слое почвы при использовании соломы, пожнивного посева, и соломы с пожнивным посевом до 5,11%, а на фоне плоскорезной обработки до 5,03-5,05%.

В зернопропашном севообороте с бинарными посевами на фоне вспашки органическая система удобрений увеличивала содержание в пахотном слое почвы гумуса при использовании соломы, пожнивного посева, и соломы с пожнивным посевом до 5,16-5,20%, на фоне плоскорезной обработки до 5,12%.

Таблица 10. Содержание гумуса на различных фонах внесения удобрений

и обработки почвы, (среднее 2016-2019 г.)

Вспашка

плоскорез

Вид севооборота
зернопаропропашной Сидеральный Зернопро-пашной
Органическое земледелие
1. Фон (без удобрений) 5,05

5,03

5,09

5,03

5,16

5,11

2. Фон + С 5,06

5,07

5,11

5,04

5,16

5,12

3. Фон + ПС 5,06

5,05

5,11

5,03

5,16

5,12

6. Фон + С + ПС 5,06

5,04

5,11

5,05

5,20

5,12

Биологизация земледелия
4. Фон + (NPK)24 5,04

5,03

5,11

5,03

5,13

5,12

5. Фон + С + (NPK)24 5,06

5,04

5,14

5,05

5,19

5,12

7. Фон + (NPK)24 + ПС 5,04

5,03

5,13

5,05

5,13

5,10

8. Фон + С + (NPK)24 + ПС 5,05

5,03

5,14

5,06

5,19

5,14

Дополнительное внесение минеральных удобрений на вариантах севооборотов с одновидовыми посевами культур (контроль) на фоне вспашки содержание гумуса было 5,04%, а его замена на занятый пар яровой викой повышало до 5,13%, а на сидеральный с эспарцетом – до 5,11%. На вариантах севооборотов с одновидовыми посевами культур на фоне плоскорезной обработки содержание гумуса было соответственно 5,03%, 5,12%, 5,03%.

В зернопаропропашных севооборотах одновидовыми посевами культур (контроль) на фоне вспашки биологизация земледелия с применением минеральных удобрений увеличивала содержание в пахотном слое почвы гумуса при использовании соломы, пожнивного посева, и соломы с пожнивным посевом до 5,06%, а на фоне плоскорезной обработки до 5,04-5,07%.

В сидеральных севооборотах с бинарными посевами на фоне вспашки с бинарными посевами культур биологизация земледелия с применением минеральных удобрений увеличивала содержание в пахотном слое почвы гумуса при использовании соломы, пожнивного посева, и соломы с пожнивным посевом до 5,11%, а на фоне плоскорезной обработки до 5,03-5,05%.

В зернопропашном севообороте с бинарными посевами на фоне вспашки с бинарными посевами культур биологизация земледелия с применением минеральных удобрений увеличивала содержание в пахотном слое почвы гумуса при использовании соломы, пожнивного посева, и соломы с пожнивным посевом до 5,16-5,20%, а на фоне плоскорезной обработки до 5,12%.

Таким образом, органическая система удобрений увеличивала содержание гумуса в изучаемых севооборотах на фоне вспашки на 0,01-0,19%, плоскорезной обработки почвы на 0-0,12%. Биологизация земледелия с применением минеральных удобрений увеличивала содержание гумуса в изучаемых севооборотах на фоне вспашки на 0-0,14%, плоскорезной обработки почвы на 0-0,09%.

Исследованиями опыта доказано, что в различных севооборотах отмечали как достоверное увеличение, так и уменьшение количества гумуса почвы (рис. 4) по сравнению с исходным.

В контрольном зернопаропропашном севообороте за годы исследований из пахотного слоя было достоверно потеряно на фоне вспашки на 20-22 см 0,4% гумуса, а при безотвальном рыхлении на эту же глубину – 0,3%.

Замена чистого пара на сидеральный донниковый пар и введение в севооборот пожнивного сидерата после уборки ячменя, бинарного посева подсолнечника с донником желтым 1-го года жизни в пахотный слой почвы увеличивало поступление растительных остатков. Поэтому баланс гумуса в сидеральном севообороте был бездефицитным на фоне отвальной и безотвальной обработок почвы.

word image 516 Создание региональной модели органического сельского земледелия с целью повышения плодородия почвы, сохранения земель сельскохозяйственного назначения и получения экологически чистой продукции

Рисунок 4. Влияние агротехнических приемов на содержание общего гумуса в севооборотах, % (2010-2018 г.г.)

Замена сидерального пара на занятой люцерной 2-го года жизни, введение в севооборот бинарных посевов подсолнечника с люцерной 1-го года жизни и озимой пшеницы с люцерной 3-го года жизни, посева пожнивного сидерата после уборки ячменя увеличивало поступление в пахотный слой чернозема типичного свежего органического вещества. Разложение этой органики достоверно повышало содержание гумуса на фоне вспашки на 0,3% гумуса и на 0,4% при безотвальном рыхлении.

Запасы доступной влаги в почве. Наибольшими запасами доступной влаги в слое почвы 0-30 см к фазе всходов основной культуры характеризовались бинарные посевы подсолнечника по фону использования соломы ячменя и пожнивного сидерата, а также соломы, сидерата и минерального удобрения, где превышение контрольных показателей составило соответственно 8 и 11 мм (табл. 11).

Таблица 11. Влияние приемов повышения плодородия почвы на влажность почвы, слой 0-30 см, 2019 г.

Вариант Влажность почвы, слой 0-30 см, мм
всходы цветение полная спелость
Одновидовой посев подсолнечника
Фон (без соломы) 26 18 10
Фон + солома 28 19 10
Фон + пожнивной сидерат 31 21 11
Фон + удобрения 27 17 8
Фон + солома + удобрения 29 20 9
Фон + солома + пож. сидерат 34 22 13
Фон + удобрения + сидерат 32 23 12
Фон + солома + удобрения + сидерат 34 22 13
Бинарный посев подсолнечника с эспарцетом
Фон (без соломы) 25 19 11
Фон + солома 29 19 12
Фон + пожнивной сидерат 30 22 14
Фон + удобрения 27 17 10
Фон + солома + удобрения 28 18 11
Фон + солома + пож. сидерат 33 24 13
Фон + удобрения + сидерат 33 24 11
Фон + солома + удобрения + сидерат 34 26 15
Бинарный посев подсолнечника с викой яровой
Фон (без соломы) 24 19 11
Фон + солома 26 20 13
Фон + пожнивной сидерат 29 21 14
Фон + удобрения 24 18 10
Фон + солома + удобрения 29 18 11
Фон + солома + пож. сидерат 33 25 14
Фон + удобрения + сидерат 31 24 12
Фон + солома + удобрения + сидерат 36 25 15

К фазе цветения подсолнечника применение таких приемов повышения плодородия почвы, как совместное использование соломы, минерального удобрения и пожнивной сидерации, а также пожнивной сидерации по фону использования соломы обеспечило формирование более высокого запаса доступной влаги в слое почвы 0-30 см на вариантах с бинарными посевами подсолнечника: 24-26 мм.

Наиболее высокие запасы доступной влаги в слое почвы 0-100 см к всходам подсолнечника (как по отвальной, так и по безотвальной обработке почвы) были сформированы на вариантах применения в качестве удобрений пожнивных сидератов – 117-120 мм, соломы и сидерата – 121-127 мм, пожнивного сидерата и удобрения – 125-129 мм и соломы, сидерата и минерального удобрения – 129-130 мм (табл. 12).

Таблица 12. Влияние приемов повышения плодородия почвы на влажность почвы, слой 0-100 см, 2019 г.

Вариант Влажность почвы, слой 0-100 см, мм
Всходы цветение полная спелость
Одновидовой посев подсолнечника
Фон (без соломы) 100 74 47
Фон + солома 104 76 49
Фон + пожнивной сидерат 117 88 55
Фон + удобрения 105 75 50
Фон + солома + удобрения 120 82 52
Фон + солома + пож. сидерат 121 88 68
Фон + удобрения + сидерат 127 85 65
Фон + солома + удобрения + сидерат 129 89 70
Бинарный посев подсолнечника с эспарцетом
Фон (без соломы) 107 79 51
Фон + солома 106 81 55
Фон + пожнивной сидерат 118 85 57
Фон + удобрения 106 80 52
Фон + солома + удобрения 125 84 60
Фон + солома + пож. сидерат 127 92 78
Фон + удобрения + сидерат 129 89 76
Фон + солома + удобрения + сидерат 130 95 84
Бинарный посев подсолнечника с викой яровой
Фон (без соломы) 111 80 57
Фон + солома 111 85 60
Фон + пожнивной сидерат 120 90 73
Фон + удобрения 108 82 65
Фон + солома + удобрения 122 88 80
Фон + солома + пож. сидерат 127 93 86
Фон + удобрения + сидерат 125 91 86
Фон + солома + удобрения + сидерат 129 94 92

В течение вегетационного периода культуры по всем без исключения вариантам отмечалось снижение содержания в почве доступной влаги. Наименьший расход доступной влаги (слой почвы 0-100 см) в течение вегетационного периода культур отмечен на вариантах бинарного посева этой культуры при применении сидерации, как отдельного приема, так и в комплексе с другими приемами.

Наиболее рациональный расход отмечен на варианте бинарного посева подсолнечника по фону сидерации, соломы и минерального удобрения, где он был меньше контрольных значений на 7-16 мм.

Дальнейшее применение бобовых трав в паровых полях способствовало интенсивному накоплению доступной влаги в метровом слое почвы. Если в чистом паре увеличение запаса доступной влаги в течение периода парования составило 12 мм, то в занятых парах оно было существенно выше – 22-28 мм. Наиболее высокий запас доступной влаги к посеву озимой пшеницы был сформирован в паровом поле с яровой викой – 159 мм, что на 13 мм превышало контрольные показатели (табл. 13).

Таблица 13. Запас доступной влаги в почве под культурами

различных севооборотов в зависимости от изучаемых факторов, 2019 г.

Культура Севооборот Запас доступной влаги (мм), слой почвы 0-100 см
начало вегетации цветение конец вегетации
Пар №1(контр.) 134 182 146
№2 129 179 151
№3 131 174 159
Озимая пшеница №1(контр.) 162 152 77
№2 155 148 80
№3 162 157 83
Ячмень №1 (контр.) 137 121 75
№2 149 129 88
№3 146 126 92

Рациональный расход доступной влаги в течение вегетационного периода культуры отмечается при возделывании озимой пшеницы по сидеральному и занятому пару: 75 и 79 мм, тогда как на контрольном варианте уменьшение запасов доступной влаги в почве составило 85 мм.

Посевы ячменя, размещенные в севооборотах с применением бобовых трав, также характеризуются рациональным расходом доступной влаги, который составил 61 и 54 мм, что было на 1-8 мм меньше, чем на контроле.

Таким образом, несмотря на интенсивное использование влаги, как основными культурами, так и бинарными компонентами и пожнивными сидератами, применение приёмов биологизации при возделывании культурных растений обеспечивает наиболее рациональный расход доступной влаги в течение вегетационного периода.

Введённые в севообороты бобовые травы и пожнивные сидераты имеют хорошо развитую корневую систему, которая выступает в качестве биологического дренажа. Благодаря этому улучшается водопроницаемость почвы, что характеризуется лучшим проникновением талой воды и влаги выпадающих осадков весенне-летне-осеннего периода. Наличие на поверхности почвы хорошо развитой вегетативной массы пожнивных сидератов и бобовых трав, как в бинарных посевах, так и в паровых полях обеспечивает снижение температуры поверхности почвы, что уменьшает процент потерь влаги на непродуктивное испарение.

Плотность почвы. Важное агрономическое значение имеет плотность почвы, которая оказывает существенное влияние на условия жизни как растительных, так и почвенных организмов. Для культур, возделываемых на чернозёмах, оптимальная плотность почвы для пропашных – 1,0-1,1; зерновых – 1,1-1,2; для многолетних трав – 1,2 г/см3.

Оптимальная плотность почвы при возделывании подсолнечника находится в пределах 1,0-1,1 г/см3, поэтому очень важно на начальных этапах развития культуры сформировать оптимальные условия для энергичного роста и развития растений.

Применение при возделывании подсолнечника различных приемов повышения плодородия почвы не оказало существенного влияния на её плотность к моменту всходов основной культуры. По всем вариантам плотность пахотного слоя почвы находилась в пределах оптимальных значений.

В фазе всходов плотность почвы на вариантах с применением приемов повышения плодородия почвы соответствует оптимальной. Наивысшая плотность отмечается на контроле и контроль + удобрения в фазе цветения: 1,15-1,16 г/см3 (табл. 14).

Применение бобовых трав в качестве бинарных компонентов подсолнечника на фоне совместного использования на удобрение соломы и сидератов обеспечивают меньшее влияние на уплотнение почвы, что благоприятно отражается на росте и развитии культурных растений.

Также меньшее уплотнение почвы в течение вегетационных периодов отмечалось и при дальнейшем возделывании бобовых трав в паровых полях, и при возделывании последующих культур севооборота. При этом во все годы исследований плотность почвы находилась в пределах оптимальных параметров для каждой культуры. Снижение техногенной нагрузки на почву, увеличение количества поступающего в почву органического вещества, действие корневых систем бобовых трав являлись важными факторами разрыхления почвы при возделывании культур с применением комплекса приёмов биологизации.

Таким образом, применение бобовых трав в качестве как бинарных компонентов подсолнечника, так и в качестве парозанимающих культур на фоне совместного использования на удобрение соломы и пожнивной сидерации обеспечивают меньшее влияние на уплотнение почвы, что благоприятно отражается на росте и развитии культурных растений.

Таблица 14. Влияние приемов повышения плодородия почвы на плотность почвы, 2019 г.

Вариант Плотность почвы, слой 0-30 см, г/см3
всходы цветение полная спелость
Одновидовой посев подсолнечника
Фон (без соломы) 1,05 1,15 1,18
Фон + солома 1,06 1,15 1,19
Фон + пожнивной сидерат 1,02 1,13 1,18
Фон + удобрения 1,06 1,16 1,19
Фон + солома + удобрения 1,06 1,13 1,18
Фон + солома + пож. сидерат 1,01 1,13 1,16
Фон + удобрения + сидерат 1,00 1,14 1,16
Фон + солома + удобрения + сидерат 1,01 1,12 1,15
Бинарный посев подсолнечника с эспарцетом
Фон (без соломы) 1,04 1,14 1,16
Фон + солома 1,06 1,14 1,15
Фон + пожнивной сидерат 1,03 1,12 1,16
Фон + удобрения 1,05 1,15 1,18
Фон + солома + удобрения 1,05 1,14 1,16
Фон + солома + пож. сидерат 1,02 1,11 1,14
Фон + удобрения + сидерат 1,02 1,12 1,14
Фон + солома + удобрения + сидерат 1,03 1,11 1,13
Бинарный посев подсолнечника с викой яровой
Фон (без соломы) 1,05 1,13 1,15
Фон + солома 1,05 1,13 1,16
Фон + пожнивной сидерат 1,03 1,12 1,15
Фон + удобрения 1,05 1,13 1,15
Фон + солома + удобрения 1,04 1,14 1,17
Фон + солома + пож. сидерат 1,03 1,11 1,14
Фон + удобрения + сидерат 1,03 1,11 1,14
Фон + солома + удобрения + сидерат 1,02 1,11 1,14

Структурно-агрегатный состав почвы. Применение пожнивных сидератов по фону заделанной в почву соломы ячменя на момент всходов подсолнечника ни при одном изучаемом приёме основной обработки почвы не оказало существенного влияния на содержание в слое 0-30 см агрономически ценных агрегатов. На всех вариантах данный слой почвы имел хорошую структуру.

В дальнейшем к концу вегетации подсолнечника во все годы исследований наблюдалось снижение коэффициента структурности (табл. 15), которое при применении комплекса приёмов биологизации протекало менее интенсивно.

Таблица 15. Коэффициент структурности почвы под

подсолнечником в зависимости от изучаемых факторов, 2019 г.

Вариант Коэффициент структурности, слой почвы 0-30 см
всходы полная спелость
Одновидовой посев подсолнечника
Фон (без соломы) 2,15 2,04
Фон + солома 2,31 2,21
Фон + пожнивной сидерат 2,36 2,29
Фон + удобрения 2,12 2,01
Фон + солома + удобрения 2,29 2,18
Фон + солома + пож. сидерат 2,21 2,11
Фон + удобрения + сидерат 2,26 2,19
Фон + солома + удобрения + сидерат 2,30 2,19
Бинарный посев подсолнечника с эспарцетом
Фон (без соломы) 2,13 2,09
Фон + солома 2,29 2,25
Фон + пожнивной сидерат 2,44 2,39
Фон + удобрения 2,09 1,99
Фон + солома + удобрения 2,18 2,09
Фон + солома + пож. сидерат 2,46 2,38
Фон + удобрения + сидерат 2,36 2,31
Фон + солома + удобрения + сидерат 2,45 2,39
Бинарный посев подсолнечника с викой яровой
Фон (без соломы) 2,27 2,24
Фон + солома 2,28 2,24
Фон + пожнивной сидерат 2,34 2,28
Фон + удобрения 2,31 2,22
Фон + солома + удобрения 2,32 2,24
Фон + солома + пож. сидерат 2,51 2,47
Фон + удобрения + сидерат 2,48 2,41
Фон + солома + удобрения + сидерат 2,50 2,41

Наибольшее снижение коэффициента структурности отмечено при одновидовом посеве подсолнечника, которое составило 3,0-5,2%. При этом наибольшее снижение данного показателя было характерно для варианта с внесением удобрений (5,2%), а наименьшее – для вариантов с применением сидератов: 3,0-4,8%.

При бинарных же посевах подсолнечника снижение данного показателя существенно меньше: 1,7-4,8% – при посеве с эспарцетом и 1,3-3,9% – при посеве с викой. При этом аналогично варианту одновидового посева применение пожнивной сидерации способствовало лучшему сохранению структуры почвы, что выражалось в менее выраженном снижении коэффициента структурности.

Таким образом, в течение вегетации подсолнечника при его бинарных посевах с бобовыми травами по сравнению с одновидовым посевом проявляется более мягкое отношение к существующей структуре пахотного слоя почвы, которое выражается в меньшем снижении коэффициента структурности за счёт меньшего распыления почвы и меньшего образования глыбистой фракции.

Но если в первый год возделывания эспарцета песчаного в бинарном посеве с подсолнечником положительное влияние бобовой травы на структурное состояние почвы выразилось в более бережном к ней отношении, то во второй год жизни эспарцета в паровом поле (севооборот №2) количество агрономически ценных агрегатов в рассматриваемом слое почвы увеличилось, что выразилось в росте коэффициента структурности на 0,51 ед.

Дальнейшее увеличение коэффициента структурности (на 0,19 ед.) наблюдается и под озимой пшеницей. Положительное влияние возделывания в севообороте эспарцета выражается и в его последействии, которое характеризуется поддержанием хорошей структуры почвы под посевами ячменя в течение всего периода вегетации культуры.

Применение вики яровой в севообороте №3 также характеризуется положительным влиянием на структуру почвы. В паровом поле увеличение коэффициента структурности составило 0,22 единиц, а при последующем размещении на этом участке озимой пшеницы – 0,10 единицу. Улучшение структуры пахотного слоя почвы просматривается и через два года после возделывания вики яровой: под посевами ячменя коэффициент структурности увеличился на 0,08 единиц.

Возделывание же культур в звене севооборота №1, то есть без применения комплекса приёмов биологизации, сопровождается снижением коэффициента структурности к концу исследовательского периода в среднем на 0,35 единицы.

Важная роль в сохранении существующей структуры почвы при возделывании культур с применением элементов биологизации принадлежит сидеральным культурам и бобовым травам. В процессе своего роста и развития эти растения развивают мощную, глубоко проникающую корневую систему, которая хорошо расчленяет почву на структурные отдельности.

При разложении растительных остатков сидеральных культур и бобовых трав, а также при отмирании их корневых систем образуются различные органические соединения, которые принимают активное участие в создании агрономически ценных агрегатов, а также гумусовые кислоты, играющие важную роль в формировании водопрочности структурных агрегатов.

Благодаря пополнению запасов органического вещества при применении приёмов биологизации и корневым выделениям растений в почве усиливается микробиологическая активность почвы. Коллоидные продукты жизнедеятельности и автолиза микроорганизмов активно участвуют в структурообразовании.

Водопрочность почвенных агрегатов. Агрономически ценной считается почва, обладающая не только механической прочностью, но и водопрочностью, то есть способностью почвенных агрегатов длительное время противостоять размывающему действию воды. Такие агрегаты имеют высокую пористость (более 45%), в них легко впитывается вода и свободно проникают корневые волоски растений. Благодаря наличию в почве таких водопрочных агрегатов в ней обеспечивается благоприятный водно-воздушный режим.

Таблица 16. Водопрочность почвы под подсолнечником

в зависимости от изучаемых факторов, 2019 г.

Вариант Коэффициент структурности, слой почвы 0-30 см
всходы полная спелость
Одновидовой посев подсолнечника
Фон (без соломы) 81,00 80,86
Фон + солома 79,44 79,03
Фон + пожнивной сидерат 77,36 77,18
Фон + удобрения 76,51 75,88
Фон + солома + удобрения 76,93 75,96
Фон + солома + пож. сидерат 77,24 77,09
Фон + удобрения + сидерат 77,03 76,98
Фон + солома + удобрения + сидерат 78,85 78,77
Бинарный посев подсолнечника с эспарцетом
Фон (без соломы) 81,79 81,81
Фон + солома 78,85 78,90
Фон + пожнивной сидерат 79,31 80,24
Фон + удобрения 76,92 77,00
Фон + солома + удобрения 77,04 77,32
Фон + солома + пож. сидерат 78,36 81,65
Фон + удобрения + сидерат 79,70 81,96
Фон + солома + удобрения + сидерат 80,50 82,15
Бинарный посев подсолнечника с викой яровой
Фон (без соломы) 81,16 81,47
Фон + солома 79,00 79,54
Фон + пожнивной сидерат 78,05 80,04
Фон + удобрения 77,53 78,73
Фон + солома + удобрения 78,11 80,64
Фон + солома + пож. сидерат 79,74 81,16
Фон + удобрения + сидерат 80,22 81,71
Фон + солома + удобрения + сидерат 80,02 83,59

Возделывание подсолнечника в бинарных посевах с бобовыми травами по фону пожнивной сидерации крестоцветных культур обеспечивает увеличение количества водопрочных агрегатов к концу вегетационного периода подсолнечника (табл. 16).

Все варианты одновидового посева отличаются снижением количества водопрочных агрегатов в слое почвы 0-30 см к концу вегетационного периода: на 0,05-0,97 абс.%.

При этом наименьший процент уменьшения содержания в почве водопрочных агрегатов свойственен для вариантов с пожнивной сидерацией: 0,05-0,18 %.

При бинарных посевах отмечается увеличение количества водопрочных агрегатов в почве по всем вариантам повышения ее плодородия. Данное повышение варьирует от 0,02 до 3,29 абс.% при возделывании эспарцета и от 0,31 до 3,57 абс.% при возделывании вики.

Таким образом, возделывание подсолнечника в бинарных посевах с бобовыми травами при условии их размещения по пожнивным сидератам обеспечивает существенное улучшение водопрочности почвенных агрегатов в слое почвы 0-30 см.

На второй год жизни бобовые травы, произрастая в занятом пару, способствовали увеличению водопрочности почвы на 1,86 %, в то время как на контроле количество водопрочных агрегатов на 1,65 % уменьшилось.

Дальнейшее увеличение показателя водопрочности структуры отмечалось и под посевами озимой пшеницы (на 2,73%) по пару с эспарцетом (севооборот №2), в результате чего количество водопрочных агрегатов в слое почвы 0-30 см составило 87,14%. При дальнейшем возделывании ячменя отмечалось несущественное увеличение водопрочности почвы.

Применение вики яровой в севообороте №3 также характеризовалось увеличением содержания в слое почвы 0-30 см водопрочных агрегатов: в паром поле – на 2,05, в посевах озимой пшеницы – на 1,70, а в почве под ячменём – на 0,45 %.

В образовании водопрочных агрегатов в севооборотах с применением комплекса приёмов биологизации большая роль принадлежит свежеобразованному органическому веществу, которое образуется при заделке в почву соломы, пожнивных сидератов и бобовых трав, что способствует активизации деятельности почвенных организмов. Благодаря этому в почву поступают продукты трансформации растительных остатков, продукты жизнедеятельности и автолиза почвенных микроорганизмов. Всё это способствует необратимой коагуляции подвижных органических и минеральных коллоидов, в результате чего происходит увеличение количества водопрочных агрегатов.

Качество продукции. При оценке приемов повышения плодородия почвы наряду с количественным изменением урожайности, необходимо иметь сведения по качеству продукции, так как высокие урожаи не всегда коррелируют с хорошим качеством продукции. В сухие годы урожай пшеницы может снижаться, а содержание белка – увеличиваться, во влажные – наоборот.

Урожай озимой пшеницы при использовании приемов повышения плодородия в среднем за годы проведения исследований был практически одинаковым – от 4,46 до 4,76 т/га.

При оценке агроприемов необходим комплексный подход влияющих не только на количество, но и качество продукции (табл. 17).

Результаты исследований показывают, что посев озимой пшеницы по занятому пару люцерна (бинарный посев подсолнечника с люцерной как предшественник озимой пшеницы) способствует повышению качества зерна этой культуры. Содержание белка повышается на 12-15%, клейковины – на 6-8%, ИДК – на 12,6%, число падения – на 10% по отношению к контролю.

Посев озимой пшеницы по сидеральному донниковому пару способствует получению высококачественного зерна, которое относилось к 3-му классу качества. Зерно самого низкого качества (4 класс) получено на варианте чистого пара на фоне основной обработки почвы. Результаты полученного зерна озимой пшеницы по качеству обусловлены, питательным режимом, так как в период от колошения до уборки на вариантах с применением приемов органического земледелия отмечали выделение в почву питательных элементов (азота, фосфора, калия) за счет активного разложения растительных остатков, а в чистом пару это отсутствовало.

Таблица 17. Качество зерна озимой пшеницы в зависимости от предшественников и последействия основной обработки почвы (2010-2019 гг.)

Способ

обработки

(фактор Б)

Предшественники

озимой пшеницы

(фактор А)

Урожайность,

т/га

Число

падения,

сек.

Содер-жание

белка,

%

Содержание клей-ковины,

%

ИДК
Вспашка

(20-22 см)

Пар чистый

(контроль)

4,66 174 11,1 24,6 107
Сидеральный пар

донник желтый

4,69 178 11,6 24,9 101
Занятый пар

люцерна синяя

4,51 194 12,6 27,4 95
Плоскорезная

обработка

(20-22 см)

Пар чистый 4,65 170 10,9 24,5 107
Сидеральный пар

донник желтый

4,83 183 11,7 26 98
Занятый пар

люцерна синяя

4,47 192 12,5 27,1 94
НСР05 0,35 – 0,47 13-16 0,4 – 0,5 1,0 – 1,1 9,6-11,8

Влияние последействия основной обработки на качество зерна озимой пшеницы за годы исследований не доказано.

Отмечена разница качества полученного зерна озимой пшеницы по годам, обусловленная, прежде всего, погодными условиями, а также различной урожайностью озимой пшеницы.

Таким образом, использование приемов органического земледелия способствует получению качественного зерна озимой пшеницы, по сравнению с контролем, благодаря улучшению показателей плодородия почвы (повышению содержания органического вещества в почве, улучшению агрофизических свойств почвы и питательного режима и др.).

Озимая пшеница в Воронежской области является одной из ведущих культур в сельскохозяйственном производстве. От эффективности возделывания ее возделывания зависит финансовое состояние сельскохозяйственных товаропроизводителей. На обработку почвы и удобрения приходится около 40% всех энергозатрат в растениеводстве, поэтому необходим поиск таких способов обработки почвы и видов удобрений, позволяющих экономить энергию (средства производства, топливо, затраты живого труда).

Данные, отражающие экономическую эффективность выращивания озимой пшеницы в зависимости от используемых приемов возделывания, представлены в таблице 18.

Таблица 18. Экономическая эффективность возделывания озимой пшеницы при использовании приемов повышения плодородия почвы (2010-2019 гг.)

Способ

обработки

(фактор Б)

Предшественники

озимой пшеницы

(фактор А)

Стоимость валовой

продукции с 1 га,

тыс. руб.

Производственные

затраты на 1 га,

тыс. руб.

Себестоимость

1 т зерна, тыс. руб.

Прибыль,

Тыс. руб.

Уровень

рентабельности,

%

Вспашка

(20-22 см)

Пар чистый

(контроль)

32,6 17,9 3,8 14,7 82,1
Сидеральный пар

донник желтый

32,8 17,4 3,7 15,4 88,5
Занятый пар

люцерна синяя

31,6 16,5 3,6 15,1 91,9
Плоскорезная

обработка

(20-22 см)

Пар чистый 32,5 17,9 3,8 14,6 81,8
Сидеральный пар

донник желтый

33,8 17,6 3,6 16,2 92,6
Занятый пар

люцерна синяя

31,3 16,4 3,7 14,9 90,7

Высокими материально-денежные затраты на 1 га были на контрольном варианте – 17,9 тыс.руб./га. При использовании приемов органического земледелия они были ниже и варьировали от 1623 до 17,6 тыс. руб./га.

Большая прибыль и меньшая себестоимость были на варианте посева озимой пшеницы по занятому пару люцерны на фоне различных обработок почвы – в среднем от 15,2-15,8 тыс. руб./га и 3,5-3,6 руб./т, на варианте посева озимой пшеницы по сидеральному донниковому пару прибыль и себестоимость 1 тонны продукции варьировала от 15,4 до 16,2 тыс. руб. и от 3,6 до 3,7 тыс. руб., что на 60-130 руб. меньше, чем на контроле.

Бóльшая стоимость основной продукции была получена на варианте посева озимой пшеницы по сидеральному донниковому пару на фоне различных обработок почвы и составила 32,8-33,8 тыс.руб./га, что на 210-1190 руб./га превышает показатели контрольного варианта.

Данные, приведенные в таблице 18, показывают, что наиболее рентабельной является технология на вариантах с использованием приемов органического земледелия (посев озимой пшеницы по занятому пару люцерны и по сидеральному донниковому пару) – 88,8-92,6% в зависимости от способов обработки почвы под подсолнечник, в то время как на варианте с чистым паром рентабельность составила 81,0-82,1% (ниже на 9-11%). Влияние обработки почвы на рентабельность производства озимой пшеницы было незначительным.

Таким образом, за годы исследований наибольший чистый доход при высоком уровне рентабельности был получен на вариантах использования приемов органического земледелия на фоне различных обработок почвы.

Урожайность и качество семян подсолнечника. Важным показателем при оценке изучаемых приемов повышения плодородия почвы является урожайность возделываемых культур севооборота.

В наших исследованиях за годы исследований на всех удобренных вариантах была более высокая урожайность подсолнечника, чем на неудобренном контроле (табл. 19, приложение 24-25).

При использовании приемов органического земледелия урожайность маслосемян подсолнечника варьировала от 2,45 до 3,04 т/га. При этом необходимо отметить, что бинарные посевы обеспечивали прибавку урожайности этой культуры при органическом земледелии на 0,35-0,48 т/га по сравнению с контролем.

Урожайность маслосемян подсолнечника при использовании приемов биологизации на фоне минеральных удобрений была выше на 0,10-0,39 т/га. При этом необходимо отметить, что бинарные посевы обеспечивали прибавку урожайности этой культуры при использовании приемов биологизации земледелии на 0,19-0,30 т/га по сравнению с контролем.

Формированию более высокой урожайности (3,14 т/га) способствует возделывание подсолнечника в бинарных посевах с викой яровой по фону совместного использования соломы ячменя, пожнивной сидерации и минерального удобрения при проведении отвальной обработки почвы на глубину 25-27 см. При органической системе земледелия урожайность подсолнечника на этом фоне была на 0,10 т/га ниже.

Таблица 19. Урожайность, лузжистость, масличность семян подсолнечника

(среднее 2016-2019 гг.)

Варианты опыта Урожайность,

т/га

Лузжистость, % Масличность, %
Органическое земледелие
1. Фон (контроль) 2,56*

2,91

26

27

48

50

2. Фон + солома (Ся) 2,45

2,96

26

25

46

47

3. Фон + пожн. сидерат (ПС) 2,90

3,01

24

27

49

48

4. Фон + Ся + ПС 2,83

3,04

26

27

47

48

Биологизация земледелия
5. Фон + (NPK)24 (контроль) 2,84

3,03

27

28

50

47

6. Фон + Ся + (NPK)24 2,86

3,06

30

25

47

50

7. Фон + (NPK)24 + ПС 2,96

3,07

25

27

48

47

8. Фон + Ся + (NPK)24+ ПС 3,02

3,14

23

26

47

51

Примечание: числитель – одновидовой посев, знаменатель – бинарный посев

Таким образом, биологизированная система земледелия на фоне минеральных удобрений способствовала формированию более высокой урожайности (на 0,12 – 0,93 т/га) по сравнению с органической.

Система удобрения оказывала влияние на качество семян подсолнечника (табл. 19). В среднем за годы исследований отмечена тенденция повышения лузжистости на 1-2% при биологизированной по сравнению с органической.

Таким образом, биологизированная система удобрений обеспечивало лучшее качество маслосемян подсолнечника. Лучшим вариантом было использование на удобрение соломы ячменя, пожнивного посева на сидерат на фоне внесения минеральных удобрений.

Расчет экономической эффективности применения изучаемых приемов повышения показал (табл. 20), что получение высокой урожайности подсолнечника связано с повышением затрат на ее производство.

При возделывании подсолнечника в одновидовом посеве на варианте вспашка по фону пожнивно-корневых остатков и заделки в почву соломы затраты составили 7,32 тыс. руб/га, то при посеве пожнивных сидератов затраты увеличились на 680 руб., при внесении удобрений – на 1,9 тыс. руб/га, а при их совместном использовании – на 2,03 тыс. руб./га.

Таблица 20. Экономическая эффективность возделывания подсолнечника в зависимости от изучаемых факторов, 2016-2019 гг.

Вариант Урожайность,

т/га

Стоимость продукц.,

тыс.руб./га

Произв

затраты,

тыс.руб/га

Себестоимость прод.,

тыс.руб./т

Условно чистый доход,

тыс.руб./га

Уровень рентабельности, %
Органическое земледелие
1. Фон (контроль) 2,56*

2,91

28,46

32,01

7,32

7,86

2,85

2,70

21,14

24,15

288

307

2. Фон + солома (Ся) 2,45

2,96

26,95

32,56

7,00

7,92

2,86

2,68

19,95

24,64

285

311

3. Фон + пожн. сидерат (ПС) 2,90

3,01

31,90

33,11

7,90

8,02

2,72

2,66

24,00

25,09

304

313

4. Фон + Ся + ПС 2,83

3,04

31,13

33,44

7,41

8,10

2,62

2,66

23,72

25,34

320

313

Биологизация земледелия
5. Фон + (NPK)24 (контроль) 2,84

3,03

31,24

33,33

9,22

9,95

3,25

3,28

22,02

23,38

239

235

6. Фон + Ся + (NPK)24 2,86

3,06

31,46

33,66

9,00

9,79

3,15

3,20

22,46

23,87

250

244

7. Фон + (NPK)24 + ПС 2,96

3,07

32,56

33,77

9,84

10,02

3,32

3,27

22,72

23,75

231

237

8. Фон + Ся + (NPK)24+ ПС 3,02

3,14

33,22

34,54

9,35

10,10

3,10

3,22

23,87

24,44

255

242

Возделывание подсолнечника в бинарном посеве с викой яровой сопровождается еще большим повышением затрат, связанных с посевом бинарного компонента.

В условиях существенного повышения производственных затрат на бинарных посевах подсолнечника был получен меньший по сравнению с одновидовым посевом условно чистый доход и уровень рентабельности. Так, если при одновидовых посевах в зависимости от различных приемов повышения плодородия почвы уровень рентабельности варьировал в пределах от 181 до 238%, то при бинарных посевах этой культуры с викой яровой – от 96 до 152%.

Таким образом, применение различных приемов повышения плодородия почвы обеспечивает формирование высокой урожайности основной культуры и ее стоимости, но невысокий уровень рентабельности производства.

Продуктивность севооборотов. Оценку севооборотов с бинарными посевами целесообразнее проводить посредством перевода урожая культур в кормовые единицы (к. е.).

Использование приемов органического земледелия в севооборотах с одновидовым посевом повышало продуктивность на фоне вспашки на 1%, а безотвального рыхления на 0-4%. Аналогичное отмечали и в севооборотах с бинарными посевами с яровой викой. Использование сидерального эспарцетового пара и бинарных посевов увеличивало продуктивность севооборотов на фоне вспашки на 30-32%, безотвального рыхления на 28-33%.

Исследования показали, что в зернопаропропашном севообороте (контроль) продуктивность составляла на фоне вспашки и при безотвальном рыхлении соответственно 37,0 и 36,9 т/га к. е. (табл. 21).

Таблица 21. Продуктивность культур севооборотов под влиянием различных агротехнических приемов, (2019 г.)

Варианты опыта Продуктивность севооборотов
Ц к.е./га севооборота % от контроля
1 2 3 1 2 3
Органическое земледелие
1. Фон (без удобрений – контроль) 37,0

36,9

37,5

37,3

48,0

49,2

100

99

101

101

130

133

2. Фон + Ся 37,1

38,3

37,6

37,4

48,1

47,9

100

104

102

101

130

129

3. Фон + ПС 37,2

37,1

37,7

37,3

48,1

48,0

101

100

102

102

130

130

4. Фон + Ся + ПС 37,2

37,0

37,6

37,3

47,8

47,7

101

100

102

101

129

128

Биологизация земледелия
5. Фон + (NPK)24 37,2

37,1

37,7

37,5

48,2

48,1

101

100

102

102

130

130

6. Фон + Ся + (NPK)24 37,1

37,0

37,2

37,2

47,9

47,8

100

100

100

100

130

129

7. Фон + (NPK)24 + ПС 37,3

37,2

37,9

37,7

48,3

48,2

101

101

102

102

131

130

8. Фон + Ся + (NPK)24 + ПС 37,4

37,4

37,7

37,6

48,8

48,1

102

102

102

102

132

130

Примечание: над чертой – вспашка на 20-22 см; под чертой – безотвальное рыхление на 20-22 см.; коэффициенты перевода в кормовые единицы: озимая пшеница – 1,2, ячмень – 1,12, подсолнечник- 1,02, многолетние бобовые травы на зеленый корм – 0,2.

В сидеральном севообороте она повышалась на 1% на фоне вспашки и безотвального рыхлении. В зерноравянопропашном севообороте на этих фонах выход продукции возрастал соответственно на 30 и 33% по сравнению с с контрольным зернопаропропашным вариантом.

Внесение удобрений в севооборотах с одновидовым посевом повышало продуктивность на фоне вспашки на 1-2%, а безотвального рыхления на 0-2%. Аналогичное отмечали и в севооборотах с бинарными посевами с яровой викой. Использование сидераного эспарцетового пара и бинарных посевов на фоне минеральных удобрений увеличивало продуктивность севооборотов на фоне вспашки на 29-31%, безотвального рыхления на 29-30%.

Таким образом, приемы органического земледелия показали одну и туже эффективность. Лучшими были удобренные варианты использования сидерального эспарцетового пара и бинарных посевов, которые увеличивали продуктивность севооборотов на фоне вспашки на 30-33%, безотвального рыхления на 28-33%.

Исследованиями опыта доказано, что в зернопаропропашном севообороте урожайность составляла на фоне вспашки и при безотвальном рыхлении соответственно 11,56 и 10,84 т/га к. е. (табл. 22).

Таблица 22. Продуктивность, экономическая эффективность севооборотов, различных приемов биологизации и способов обработки почвы (2014-2016 гг.)

Вид

севооборота

Урожайность

севооборота,

т/га к. е.

Себестоимость

продукции,

тыс. руб./ т

Условно чистый доход,

тыс. руб./га

Уровень

рентабельности, %

Зернопаропропашной 11,56

10,84

2,88

3,00

26,57

24,53

305

288

Сидеральный 13,52

12,69

2,74

2,87

26,91

24,83

321

303

Зернотравянопропашной 15,07

14,03

2,45

2,60

30,13

27,58

375

349

Примечание: над чертой – вспашка на глубину 20-22 см; под чертой – безотвальное рыхление на глубину 20-22 см;

В сидеральном севообороте урожайность повышалась на 17% на фоне вспашки и на 10% при безотвальном рыхлении. В зернотравянопропашном севообороте на этих фонах выход продукции возрастал соответственно на 17 и 10% по сравнению с сидеральным и на 30 и 21% по сравнению с зернопаропропашным вариантами.

Для определения наиболее экономически выгодной технологии чаще всего используют такие показатели, как себестоимость, условно чистый доход, уровень рентабельности.

В зернотравянопропашном севообороте на фоне вспашки при низкой себестоимости продукции (2,45 тыс. руб./т) были высокими условно чистый доход (30,13 тыс. руб./га) и уровень рентабельности (375%), а при безотвальном рыхлении – соответственно 2,60 тыс. руб./т, 27,58 тыс. руб./га и 349%. В зернопаропропашном и сидеральном севооборотах эти показатели были ниже (см. табл. 22).

2-й вариант с животноводством. Необходимо использовать следующие схемы севооборотов (табл. 23): первый и четвертый при небольшом поголовье, второй и третий при большом.

Таблица 23. Схемы севооборотов с различным насыщением бобовыми

культурами среднее 1990-2002 гг.)

Севооборот 1 (28-72-0)* Севооборот 4 (57-43-0)
1.Сидеральный пар (донник) – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – сахарная свекла – горох – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – кукуруза на силос – ячмень + донник 2. Черный пар – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – сахарная свекла – горох – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – кукуруза на силос – соя
Севооборот 3 (28-44-28) Севооборот 2 (43-29-28)
3. Занятый пар (в/овес) – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – сахарная свекла – люцерна 1-го года жизни – люцерна 2-го года жизни – кукуруза на силос – соя 4. Занятый пар (эспарцет) – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – сахарная свекла – люцерна 1-го года жизни – люцерна 2-го года жизни – кукуруза на силос – ячмень + эспарцет

Примечание: * – первая цифра процент пропашных и чистого пара, вторая – зерновых и однолетних трав, третья – многолетних трав.

В севооборотах была следующая обработка почвы под культуры: отвальная вспашка на 25-27 см под сахарную свеклу, кукурузу, под сою – плоскорезная на 23-25 см, чистый пар – плоскорезная на 20-22 см, а под зерновые культуры – поверхностная обработка на 12-14 см. На посевах сои, сахарной свеклы, кукурузы на силос проводили две междурядные обработки почвы.

Система удобрений: навоз вносится под сахарную свеклу – 70 т/га. На вариантах с озимой пшеницей, соей, горохом нетоварную часть урожая (солому) оставляли и запахивали в почву на удобрение. После уборки озимых высевали пожнивной сидерат горчицы сарептской.

Для сохранения и повышения плодородия почв при органическом земледелии применяют севообороты с возделыванием зернобобовых культур, многолетних бобовых трав и сидеральных культур. От набора культур и вида пара в севообороте зависит содержание растительных остатков в пахотном слое почвы.

Исследованиями установлено (табл. 24), что при максимальном насыщении севооборота пропашными культурами и чистым паром (57%) содержание гумуса, определенного через 13 лет, было самым низким. При меньшем насыщении (43%) процессы минерализации гумуса снижаются, масса гумуса увеличивается.

Таблица 24. Влияние насыщенности севооборотов различными группами культур на содержание растительных остатков, детрита и гумуса в пахотном слое почвы (среднее 1990-2002 гг.)

Схема

севооборота

Масса растит. остатков, т/га Содержание детрита, % Содержание гумуса, %
исход-

ное

через

13 лет

отклонение

от исходного

1.Сидеральный пар (донник) – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – сахарная свекла – горох – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – кукуруза на силос – ячмень + донник 3,7

3,5

0,108

0,123

3,16

3,02

3,28

3,11

+0,12

+0,09

2. Черный пар – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – сахарная свекла – горох – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – кукуруза на силос – соя 3,5

3,0

0,136

0,165

3,10

3,06

3,11

3,10

+0,01

+0,04

3. Занятый пар (в/овес) – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – сахарная свекла – люцерна 1-го года жизни – люцерна 2-го года жизни – кукуруза на силос – соя 4,2

3,8

0,118

0,165

3,28

3,06

3,48

3,35

+0,20

+0,29

4. Занятый пар (эспарцет) – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – сахарная свекла – люцерна 1-го года жизни – люцерна 2-го года жизни – кукуруза на силос – ячмень + эспарцет 4,5

4,0

0,114

0,128

3,12

3,03

3,32

3,30

+0,20

+0,27

Примечание: числитель – на органо-минеральном фоне;

знаменатель – на фоне органических удобрений.

При введении в структуру севооборота многолетних бобовых трав и уменьшении площадей посева пропашных культур до 43% и зерновых культур до 29% содержание гумуса по сравнению с исходным увеличивается на органоминеральном фоне на 0,12%, при внесении органических удобрений на 0,09%.

При уменьшении площади посева пропашных культур и чистого пара до 28%, увеличении площадей посева однолетних трав и зерновых культур до 44% и многолетних трав – 28% прибавка гумуса по сравнению с исходным его содержанием была на органоминеральном фоне – 0,20%, при внесении органических удобрений – 0,29%.

При увеличении площади посева пропашных культур, замене чистого пара на занятый, увеличении площадей посева многолетних трав до 28% и зерновых культур до 44% прибавка гумуса по сравнению с исходным его содержанием была на органоминеральном фоне – 0,26%, при внесении органических удобрений – 0,42%. Это объясняется, по нашему мнению, большим поступлением растительных остатков, их лучшей минерализацией.

Таким образом, исследования, проведенные на черноземе выщелоченном, показали, что при составлении схем севооборотов для органической системы земледелия необходимо планировать введение в структуру посева многолетних бобовых трав, сидератов в пару и пожнивно.

Разложение растительных остатков. Поступившие в почву после уборки растительные остатки возделываемых культур (солома, биомасса сидератов) подвергаются процессу разложения. Темпы разложения зависели от вида остатков (табл. 25).

В первый год наиболее интенсивно разлагались послеуборочные остатки редьки масличной (83,6%) и горчицы сарептской (82,0%), медленнее – озимой пшеницы (25,0%), ячменя (26,0%), кукурузы на силос (49,2%), ботвы сахарной свеклы (55,2%), яровой вики (56,9%), сои (57,6%), гороха (60,5%). Темпы разложения растительных остатков многолетних бобовых трав зависели от года жизни и составили 58,9-66,0%. При этом следует отметить, что чем старше были многолетние травы, тем медленнее разлагались их растительные остатки.

Добавление к остаткам озимой пшеницы пожнивного сидерата из горчицы сарептской увеличивало темпы разложения на 12,0%, минерального азота – на 14,3%.

Темпы разложения смеси растительных остатков культур за четыре года снижались в следующем убывающем порядке: эспарцет 2-го года жизни (98,8%), горчица сарептская (98,6%), люцерна 1-го года жизни (98,5%), ботва сахарной свеклы (98,2%), солома озимой пшеницы (98,1), кукуруза на силос (97,8%), солома сои (97,4%), донник 1-го года жизни (97,3%), люцерна 2-го года жизни (96,8%), редька масличная (96,7%), солома яровой вики (96,2%), донник 2-го года жизни (95,8%), ячменя (94,2%).

При смешивании соломы озимой пшеницы с пожнивным сидератом из горчицы сарептской за четыре года разложилось 98,1%, соломы озимой пшеницы с минеральным азотом – 93,5%.

Проведенные исследования показали (табл. 26), что растительные остатки растений различаются между собой по содержанию углерода, азота, фосфора и калия.

Таблица 25. Скорость разложения растительных остатков

сельскохозяйственных культур (модельный полевой опыт)

Вид остатков

(культура, смесь культур)

Разложилось от исходного, %
1 год 2 года 3 года 4 года
1. Солома ячменя 26,0 78,8 83,8 94,2
2. Солома озимой пшеницы (Соз) 25,0 71,9 86,5 98,1
3. Солома сои 57,6 69,8 80,3 97,4
4. Ботва сахарной свеклы 55,2 77,3 80,6 98,2
5. Кукуруза на силос 49,2 82,7 94,6 97,8
6. Солома гороха 60,5 72,8 86,4 95,5
7. Люцерна 1-го года жизни 66,0 88,4 97,9 98,5
8. Люцерна 2-го года жизни 62,4 83,1 92,7 96,8
9. Эспарцет 2-го года жизни 69,5 82,4 91,5 98,8
10. Донник 1-го года жизни 60,0 80,3 96,0 97,3
11. Донник 2-го года жизни 58,9 77,8 92,5 95,8
12. Горчица сарептская (ГСп) 82,0 91,1 97,1 98,6
13. Солома яровой вики 56,9 73,4 83,5 96,2
14. Редька масличная 83,6 90,2 93,4 96,7
15. Соз + ГСп 38,0 79,8 97,7 98,1
16. Соз + мин. удобрения (N10) 40,3 76,6 83,4 93,5
НСР05 1,29 1,54 1,72 1,96

Больше всего азота содержали остатки люцерны и эспарцета 2-го года жизни, донника, горчицы. В биомассе других культур азота было от 0,56 до 1,66%.

По содержанию фосфора остатки культур (за исключением озимой пшеницы, ячменя, где содержание этого элемента было 0,127%) практически не отличались. В этих остатках содержание фосфора варьировало от 0,24 до 0,3%.

Меньше всего калия было в растительных остатках (соломе) сои, гороха, яровой вики, По остальным культурам содержание этого элемента варьировало от 0,84 до 2,24%.

Многие ученые для оценки скорости разложения растительных остатков используют содержание в них углерода и азота, а также их соотношение (С:N). Ими установлено, что скорость разложения растительных остатков достигает своего максимума при соотношении С : N ниже 25.

Проведенные исследования показали, что растительные остатки культур севооборотов различаются по содержанию углерода и азота.

В остатках бобовых трав, зернобобовых культур, ботве сахарной свеклы соотношение С:N варьировало от 20,5 до 34,8. Благодаря такому узкому соотношению эти остатки способны к быстрой минерализации. Сразу же после их запашки начинается бурный микробный процесс, в результате чего большая часть биомассы разлагается, что создает благоприятные условия для роста и развития последующих культур севооборота.

Таблица 26. Химический состав растительных остатков

культур (модельный полевой опыт)

Вариант опыта

Содержание питательных элементов в растительных остатках культур, % Соотношение

C:N

C N P K
1. Эспарцет 35 1,46 0,28 1,35 24,3
2. Горчица сарептская (ГСп) 35 0,85 0,22 1,20 41,1
3. Солома яровой вики 46 1,23 0,24 0,57 37,3
4. Солома ячменя 48 0,58 0,27 1,10 83,0
5. Кукуруза на с/с 45 1,08 0,24 1,15 41,7
6.Солома озимой пшеницы (Соз) 48 0,56 0,12 0,91 86,0
7. Редька масличная 40 0,75 0,20 0,84 53,3
8. Солома гороха 44 1,28 0,26 0,44 34,3
9. Солома сои 35 1,22 0,30 0,42 28,7
10. Ботва сахарной свеклы 34 1,66 0,25 2,24 20,5
11. Люцерна 1-го года жизни 39 1,12 0,28 1,41 34,8
12. Люцерна 2-го года жизни 41 1,75 0,28 1,37 23,4
13. Эспарцет 2-го года жизни 38 1,68 0,28 1,37 22,6
14. Донник 2-го года жизни 39 1,12 0,28 1,41 34,8
15. Соз + ГСп 41 0,71 0,25 1,05 57,7
НСР05 0,3 0,24 0,06 0,10

В соломе зерновых культур, кукурузе на силос, горчице сарептской соотношение С:N составляло от 41 до 93, поэтому эти остатки разлагались медленно. При смешивании биомассы зерновых культур с пожнивным сидератом содержание азота повышается, а соотношение С : N становится уже.

Таким образом, по соотношению C:N, а следовательно, и по большей скорости разложения остатки культур можно расположить в следующем убывающем порядке: ботва сахарной свеклы (20,5), эспарцет 2-го года жизни (22,6), люцерна 2-го года жизни и эспарцет 1-го года жизни (23,4), солома сои (28,7), люцерна 1-го года жизни и донник 2-го года жизни (34,8), солома гороха (34,3), солома яровой вики (37,3), остатки кукурузы на силос (41,7), горчица сарептская (41,1), редька масличная (53,3), солома ячменя (83), солома озимой пшеницы (86). Смешивание соломы озимой пшеницы с минеральным азотом снижает это соотношение до 57,7.

Использование технологий повышения плодородия черноземных почв на основе биологических приемов (сидеральный, занятый пар, многолетние травы, запашка нетоварной части урожая, возделывание промежуточных сидеральных культур) обеспечивает оптимизацию режима, как общего содержания гумуса, так и его лабильных форм, которое оказывало влияние на урожайность культур севооборотов.

Проводимые нами исследования показали, что во вторую ротацию севооборота при размещении озимой пшеницы по различным парам на фоне внесения органических удобрений получено в среднем от 2,40 до 3,99 т/га зерна. При этом более высокой урожайность была при размещении по чистому пару, что свидетельствует о возможности черноземных почв формировать хороший урожай без применения техногенных средств. Однако мобилизационные возможности чернозема выщелоченного по мере его использования уменьшаются, что заметно уже во второй ротации севооборотов.

Совместное применение органических и минеральных удобрений увеличивало урожайность озимой пшеницы на 0,27-1,26 т/га (табл. 27).

Сахарная свекла более требовательна к плодородию почвы, сильно реагирует на его изменение. Результаты опыта свидетельствуют о большой роли лабильного органического вещества в создании оптимальных условий для формирования массы корнеплодов. Так, сидеральный пар (вместо чистого) во втором севообороте снижал урожайность этой культуры на фоне внесения органоминеральных удобрений на 1,4 т/га, занятый пар (эспарцетом) повышал на 6,2 т/га, а вико-овсом – на 3,9 т/га. Внесение только органических удобрений в севообороте с сидеральным паром повышало урожайность этой культуры на 3,7 т/га, с занятым паром (эспарцетом) – на 6,6 т/га, а с вико-овсом – на 3,4 т/га по сравнению с севооборотом с чистым паром.

Повышение плодородия почвы благоприятно сказывалось на увеличении урожайности кукурузы.

Урожай зеленой массы кукурузы после люцерны по сравнению с размещением ее по озимой пшенице увеличивался на органоминеральном фоне на 10,7-16,5 т/га, при этом на фоне внесения органических удобрений это увеличение составило от 12,5 до 17,3 т/га зеленой массы.

Люцерну возделывали в севооборотах III и IV, высевая ее весной беспокровно после сахарной свеклы. В первый год жизни проводили два подкашивания сорняков, по мере их отрастания, и в конце августа убирали полноценный урожай зеленой массы люцерны. На второй год убирали три укоса люцерны.

Введение в севооборот сои вместо ячменя (сравнить IV и III севообороты) благоприятно сказалось на его продуктивности (сбор зерновых единиц повысился на 8,27-13,45 т/га). В свою очередь, урожайность сои была больше во втором севообороте при размещении ее после кукурузы на силос (IV севооборот), а не после озимой пшеницы (I севооборот).

Введение в севооборот люцерны оказывало положительное последействие на ячмень, повышая его урожай на органоминеральном фоне на 0,31 т/га, а на фоне органических удобрений – на 0,14 т/га.

Таблица 27. Урожайность культур севооборотов

при различном насыщении бобовыми культурами

Культуры

севооборота

Среднее,

т/га

Снижение урожая культур органической системы по отношению к органоминеральной, % Культу-ры

севооборота

Среднее,

т/га

Снижение урожая культур органической системы по отношению к органоминеральной, %
Севооборот 1 Севооборот 4
1. Сидеральный пар (донник) 21,2

14,7

30,7 1. Черный пар
2. Озимая пшеница 3,72

2,85

25,4 2. Озимая пшеница 3,99

3,19

10,1
3. Сахарная свекла 32,9

30,5

7,3 3. Сахарная свекла 34,3

26,8

21,9
4. Горох 15,3

14,0

8,5 4. Горох 14,6

11,3

22,6
5. Озимая пшеница 3,44

3,33

3,2 5. Озимая пшеница 3,79

2,68

29,3
6. Кукуруза на силос 34,3

25,3

22,3 6. Соя 2,01

1,60

20,4
7. Ячмень 3,05

2,48

18,7 7. Кукуруза на силос 45,8

35,7

22,1
Севооборот 4 Севооборот 3
1. Занятый пар (эспарцет) 15,6

13,8

11,5 1. Вико-овес 18,8

15,6

17,0
2. Озимая пшеница 2,73

2,40

12,1 2. Озимая пшеница 3,53

2,95

16,4
3. Сахарная свекла 40,5

33,4

17,6 3. Сахарная свекла 38,2

30,2

21,0
4. Люцерна 1 11,7

9,58

18,1 4. Люцерна 1 12,1

9,47

21,7
5. Люцерна 2 25,9

22,3

13,8 5. Люцерна 2 35,8

31,1

13,1
6. Кукуруза на силос 50,8

37,8

25,6 6. Кукуруза на силос 45,0

37,2

17,3
7. Ячмень 3,36

2,62

22,0 7. Соя 2,74

2,31

15,7

Примечание: числитель – урожайность культур на фоне внесения органоминеральных удобрений; знаменатель – на фоне органических удобрений.

Таким образом, при переходе на органическое земледелие возделывания культур в полевых севооборотах необходима активизация биологических факторов. Ведущим фактором в этом процессе должны стать бобовые культуры.

Введение в севообороты бобовых обеспечивает увеличение урожайности зерновых культур, сахарной свеклы и кукурузы на силос.

Лучшим предшественником кукурузы оказывается люцерна. Для уменьшения транспортных расходов на перевозку зеленой массы к местам потребления целесообразна концентрация их посевов вблизи ферм. Люцерна, повышая плодородие почвы, увеличивает урожайность всех культур севооборота.

Насыщение севооборотов бобовыми культурами при использовании минеральных удобрений, сидератов, запашка соломы озимой пшеницы, гороха, внесение в среднем 10 т навоза на 1 га севооборотной площади позволяют повысить урожайность всех культур севооборотов по сравнению с внесением только органических удобрений.

Таким образом, за счет отказа от средств защиты растений и внесения минеральных удобрений отмечали недобор урожая культур по всем севооборотам. Поэтому переход на органические методы хозяйствования может быть оправданным при оказании господдержки, покрывающей дополнительные затраты производителей органической продукции.

Заключение

На основании результатов исследований, проведенных в стационарных и модельных полевых опытах, можно сделать следующие выводы.

1. При возделывании культур в севооборотах при одновидовом посеве (контроль) в пахотном слое почвы накапливалось 4,02 т/га растительных остатков. Севообороты с бинарными посевами подсолнечника с яровой викой и эспарцетом увеличивали эту массу на 33-39%.

Использование приемов повышения плодородия в севооборотах при одновидовом посеве масличной культуры обеспечивали увеличение поступающей в почву биомассы на 46-63%, а добавление к ним минеральных удобрений – на 23-73%. В зернопропашном севообороте на фоне бинарного посева подсолнечника с яровой викой прибавка составила соответственно 84-86% и 59-83%, а сидеральном севообороте на фоне совместного посева с эспарцетом – 81-95% и 59-83%.

2. По темпам разложения растительных остатков в чистом виде за четыре года их можно расположить в следующем убывающем порядке: люцерна 1-го года жизни (98,5%), горчица сарептская (98,1%), донник 1-го года жизни (97,3%), редька масличная (97%); эспарцет (97%); люцерна 2-го года жизни (96,8%), донник 2-го года жизни (95,8%), яровая вика (95%); солома ячменя (95%); люцерна 3-го года жизни (94,6%), подсолнечник (92,7%), солома ячменя (94,2%), подсолнечник (81%).

Скорость разложения смеси растительных остатков исследуемых культур за четыре года снижалась в убывающем порядке: солома ячменя с горчицей сарептской (98,1%), солома озимой пшеницы с люцерной 3-го года жизни (97,5%), солома ячменя с редькой масличной (97%), подсолнечник с люцерной 1-го года жизни (96,8%), подсолнечник с донником 1-го года жизни (95,3%), подсолнечник с яровой викой (95%), солома ячменя с минеральным азотом (95%), подсолнечник с эспарцетом (93%).

При ежегодном поступлении в почву растительных остатков в порядке чередования культур в 1-м зернопаропропашном севообороте разложилось 30% всей поступившей биомассы. Скорость разложения массы растительных остатков увеличилась в сидеральном и зернотравянопропашном севооборотах соответственно на 12 и 16%.

3. По соотношению C:N, а следовательно и по большей скорости разложения, остатки культур можно расположить в следующем убывающем порядке: люцерна, донник, эспарцет, яровая вика, горчица, редька масличная, ячмень, озимая пшеница, подсолнечник., смесь соломы ячменя с редькой масличной, соломы ячменя с редькой масличной, подсолнечник с эспарцетом, подсолнечник с яровой викой.

4. Содержание детрита в течение вегетационного периода зависело от гидротермических условий года, комплекса приемов повышения плодородия, способов основной обработки почвы.

Органическая система удобрений увеличивала содержание детрита в изучаемых севооборотах на фоне вспашки с 0,197 до 0,322%, плоскорезной обработки почвы с 0,172 до 0,286%. Бинарные посевы подсолнечника и озимой пшеницы с люцерной синей, замена чистого пара на сидеральный и занятый повышали содержание детрита в пахотном слое почве под культурами севооборотов на 45-59%.

Биологизация земледелия с применением минеральных удобрений и бинарных посевов увеличивала содержание детрита в изучаемых севооборотах на фоне вспашки с 0,199 до 0,324%, плоскорезной обработки почвы с 0,170 до 0,288%.

В течение вегетационного периода масса детрита в пахотном слое почвы под чистым паром и одновидовым посевом подсолнечника достоверно уменьшалась, что связано с высокими темпами разложения растительных остатков под этими культурами. Под остальными культурами севооборотов масса детрита от посева к уборке на фоне использования приемов биологизации и способов основной обработки почвы увеличивалась в 1,2-1,9 раза.

5. Соотношение углерода к азоту в составе детрита при органической системе земледелия варьировало от 45 до 89, что свидетельствует о медленных темпах минерализации. Внесение минеральных удобрений при биологизации земледелия снижало соотношение С:N до 44-78, что свидетельствует о способности этой фракции к быстрой минерализации.

6. За две ротации зернопаропропашного севооборота из пахотного слоя чернозема типичного было достоверно потеряно на фоне вспашки на 20-22 см 0,4% гумуса, а при безотвальном рыхлении на эту же глубину – 0,3%.

Внедрение севооборотов с бинарными посевами культур: сидерального, обеспечивающего бездефицитный баланс гумуса, и зернотравянопропашного, достоверно повышающего на 0,3% содержание общего гумуса на фоне отвальной вспашки на глубину 20-22 см и на 0,4% при безотвальном рыхлении на ту же глубину.

Органическая система удобрений увеличивала содержание гумуса в изучаемых севооборотах на фоне вспашки на 0,01-0,19%, плоскорезной обработки почвы на 0-0,12%. Биологизация земледелия с применением минеральных удобрений увеличивала содержание гумуса в изучаемых севооборотах на фоне вспашки на 0-0,14%, плоскорезной обработки почвы на 0-0,09%.

7. Введение в севообороты многолетних бобовых трав, пожнивных сидератов имеющих хорошо развитую корневую систему, которая выступает в качестве биологического дренажа, дополнительное внесение соломы на удобрение улучшает агрофизические показатели плодородия почвы (плотность, водопроницаемость, структуру почвы), что характеризуется лучшим проникновением талой воды и влаги выпадающих осадков весенне-летне-осеннего периода. Наличие на поверхности почвы хорошо развитой вегетативной массы пожнивных сидератов и многолетних бобовых трав, как в бинарных посевах, так и в паровых полях обеспечивает снижение температуры поверхности почвы, что уменьшает процент потерь влаги на непродуктивное испарение.

8. Использование приемов органического земледелия способствует получению качественного зерна озимой пшеницы и семян подсолнечника по сравнению с контролем, благодаря улучшению показателей плодородия почвы (повышению содержания органического вещества в почве, улучшению агрофизических свойств почвы и питательного режима и др.).

9.Продуктивность зернопаропропашного севооборота (контроль) составляла на фоне вспашки и при безотвальном рыхлении соответственно 11,56 и 10,84 т/га к. е., В сидеральном севообороте она повышалась на 17% на фоне вспашки и на 10% при безотвальном рыхлении. В зернотравянопропашном севообороте на этих фонах выход продукции возрастал соответственно на 17 и 10% по сравнению с сидеральным и на 30 и 21% по сравнению с зернопаропропашным контролем.

Приемы органического земледелия показали одну и ту же эффективность. Лучшими были удобренные варианты использования сидерального эспарцетового пара и бинарных посевов, которые увеличивали продуктивность севооборотов на фоне вспашки на 30-33%, безотвального рыхления на 28-33%.

10. В зернотравянопропашном севообороте на фоне вспашки при низкой себестоимости продукции (2,45 тыс. руб./т) были высокими условно чистый доход (30,13 тыс. руб./га) и уровень рентабельности (375%), а при безотвальном рыхлении – соответственно 2,60 тыс. руб./т, 27,58 тыс. руб./га и 349%. В зернопаропропашном и сидеральном севооборотах эти показатели были ниже.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

Для Воронежской области рекомендуем региональную модель органического сельского земледелия с целью повышения плодородия почвы, сохранения земель сельскохозяйственного назначения и получения экологически чистой продукции. Ее специализация производство зерна.

Схемы севооборотов переходного периода:

– слабая засоренность полей: Занятый пар (люцерна синяя 2-го года жизни) – бинарный посев озимой пшеницы с люцерной синей 3-го года жизни (солома на удобрение + пожнивный сидерат редька масличная или горчица белая)– ячмень (солома на удобрение + пожнивный сидерат редька масличная и горчица белая) – бинарный посев ½ подсолнечника + ½ кукуруза с люцерной синей

– средняя засоренность полей: Занятый пар (озимая вика) – бинарный посев озимой пшеницы с озимой викой (солома на удобрение + пожнивный сидерат редька масличная или горчица белая)– ячмень (солома на удобрение + пожнивный сидерат редька масличная и горчица белая) – бинарный посев ½ подсолнечника + ½ кукуруза с озимой викой.

– сильная засоренность полей: чистый пар – озимая пшеница (солома на удобрение + пожнивный сидерат редька масличная и горчица белая) – ячмень (солома на удобрение + пожнивный сидерат редька масличная и горчица белая)– ½ подсолнечник + ½ кукуруза на зерно.

Схемы севооборотов органического земледелия:

1-й вариант для хозяйств без животноводства:

1. сидеральный пар (донник 2-го года жизни) – озимая пшеница (солома на удобрение + пожнивный сидерат редька масличная или горчица белая)– ячмень (солома на удобрение + пожнивный сидерат редька масличная и горчица белая) – бинарный посев ½ подсолнечник + ½ кукуруза с донником 1-го года жизни.

2. Сидеральный пар (эспарцет) – озимая пшеница солома на удобрение + пожнивный сидерат редька масличная или горчица белая)– ячмень (солома на удобрение + пожнивный сидерат редька масличная и горчица белая) – бинарный посев ½ подсолнечника + ½ кукуруза + эспарцет.

3. Занятый пар (яровая вика) – озимая пшеница + яровая вика (солома на удобрение + пожнивный сидерат редька масличная или горчица белая)– ячмень (солома на удобрение + пожнивный сидерат редька масличная и горчица белая) – бинарный посев ½ подсолнечника + ½ кукуруза + яровая вика

2-й вариант для хозяйств с животноводством (1-й и 4-й севообороты для хозяйств с небольшом поголовье, 2-й и 3-й при большом поголовье).

1.Сидеральный пар (донник) – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – сахарная свекла – горох – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – кукуруза на силос – ячмень + донник

2. Черный пар – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – сахарная свекла – горох – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – кукуруза на силос – соя

3. Занятый пар (в/овес) – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – сахарная свекла – люцерна 1-го года жизни – люцерна 2-го года жизни – кукуруза на силос – соя

4. Занятый пар (эспарцет) – озимая пшеница + пожнивной посев горчицы сарептской – сахарная свекла – люцерна 1-го года жизни – люцерна 2-го года жизни – кукуруза на силос – ячмень + эспарцет

Приемы повышения плодородия почвы:

1. Солома ячменя и озимой пшеницы на удобрение

2. Пожнивной сидерат – редька масличная или горчица сарептская

3. Бинарный посев подсолнечника или кукурузы с многолетними бобовыми травами или с яровой викой.

В севооборотах с бинарными посевами наиболее рациональным способом основной обработки почвы, обеспечивающей равномерное распределение общего гумуса по слоям почвы, является вспашка под подсолнечник на глубину 20-22 см. Под остальные культуры севооборота необходимо проводить дисковую обработку на глубину 10-12 и 12-14 см.

На полях, удаленных от ферм до 5 км целесообразно в севообороте иметь многолетние травы, большая часть чистых паров должна стать сидеральным паром, использовать солому озимых культур на удобрение и полуперепревший навоз под пропашные культуры.

На отдаленных от ферм полях более 6 –7 км предпочтительно возделывание многолетних трав, полное использование нетоварной части урожаев всех культур на удобрение, замена чистого пара на сидеральный и занятый, использование пожнивных посевов на зеленое удобрение.

Список литературы

1. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв / Е.В. Аринушкина. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970. – 487 с.

2. Биологизация земледелия в основных земледельческих регионах России [Текст] / В.А. Семыкин, Н.И. Картамышев, В.Ф. Мальцев, А.В. Дедов и др.; под ред. Н.И. Картамышева. – Москва : КолосС, 2012. – 471 с.

3. Болучевский, Д.А. Плодородие чернозема типичного и урожайность озимой пшеницы при различных приемах биологизации в лесостепи ЦЧР [Текст] : дис. … канд. с.-х. наук/ Д.А. Болучевский. – Воронеж, 2015. – 20 с.

4. Верзилин, В.В. Биологические факторы воспроизводства плодородия черноземов в агроценозах лесостепи ЦЧР [Текст] : автореф. дис. … д-ра с.-х. наук/ В.В. Верзилин. – Курск, 2004. – 50 с.

5. Воронков, В.А. Влияние культур при возделывании бессменно и в севообороте на режим подвижных компонентов гумуса и азота на выщелоченном черноземе ЦЧП [Текст] : автореф. дис. … канд. с.-х. наук : 06.01.01 / В.А. Воронков. – Воронеж, 1983. – 20 с.

6. Гармашов, В.М. О минимализации основной обработки почвы под подсолнечник в ЦЧЗ [Текст] / В.М. Гармашов // Зерновое хозяйство. – 2006. – № 2 – С. 9-11.

7. Горбачева, А.В. Биологические процессы и плодородие чернозема выщелоченного при использовании приемов биологизации [Текст] : автореф. дис. … канд. с-х. наук : 06.01.01 / А.В. Горбачева. – Воронеж, 2005. – 16 с.

8. Дедов, А.В. Бинарные посевы в ЦЧР : монография [Текст] / А.В. Дедов, М.А. Несмеянова, Т.Г. Кузнецова. – Воронеж : ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2015. – 139 с.

9. Дедов, А.В. Биологизация земледелия: современное состояние и перспективы [Текст] / А.В. Дедов, М.А. Несмеянова, Н.В. Слаук // Вестник Воронежского гос. аграр. ун-та. – 2012. – № 3 (34). – С. 57-66.

10. Дедов А.А. Динамика разложения растительных остатков в черноземе типичном и продуктивность культур севооборота / А.А. Дедов, А.В. Дедов, М.А. Несмеянова / Агрохимия, 2016. – № 6. – С. 3–8.

11. Дедов, А.В. Воспроизводство органического вещества почвы в земледелии ЦЧР (вопросы теории и практики) [Текст] : автореф. дис. … д-ра с.-х. наук : 06.01.01 / А.В. Дедов. – Воронеж, 2000. – 36 с.

12. Дедов, А.В. Органическое вещество почвы и его регулирование в Центральном Черноземье [Текст] / А.В. Дедов ; под ред. В.А. Федотова. – Воронеж : ВГАУ, 1999. – 202 с.

13. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследования). М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.

14. Зезюков, Н.И. Научные основы воспроизводства плодородия черноземов ЦЧЗ [Текст] : автореф. дис. … д-ра с.-х. наук : 06.01.01 / Н.И. Зезюков. – Воронеж, 1993. – 36 с.

15. Зеленский, Н.А. Проблемы паров и научные основы повышения продуктивности эродированной пашни на Нижнем Дону [Текст] : автореф. дис. … д-ра с.-х. наук: 06.01.09/ Н.А. Зеленский. – п. Персиановка, 1997.–42 с.

16. Королев, Н.Н. Влияние способов возделывания культур в посевах на качественный состав гумуса почвы [Текст] : автореф. дис. …. канд. с.- х. наук : 06.01.01 / Н.Н. Королев. – Воронеж, 1979. – 28 с.

17. Коржов, С.И. Сидераты и их роль в воспроизводстве плодородия черноземов [Текст] / С.И. Коржов, В.В. Верзилин, Н.Н. Королев. – Воронеж : ФГОУ ВПО Воронежский ГАУ, 2011. – 98 с.

18. Кузнецова, Т.Г. Влияние приемов биологизации и обработки почвы на засоренность и урожайность культур севооборотов [Текст] : автореф. дис. … канд. с.-х. наук : 06.01.01 / Т.Г. Кузнецова. – Воронеж, 2014. – 23 с.

19. Морозова, Е.В. Изменение биологических показателей плодородия чернозема выщелоченного при комплексном повышении плодородия почв: автореф. дис. … канд. с-х. наук: / Е.В. Морозова. – Воронеж, 2000. – 16 с.

20. Несмеянова, М.А. Плодородие чернозема типичного и урожайность подсолнечника при различных приемах биологизации и обработки почвы в лесостепи ЦЧР [Текст] : автореф. дис. … канд. с.-х. наук : 06.01.01 / М.А. Несмеянова. – Воронеж, 2014. – 23 с.

21. Павлюченко, А.У. Накопление и разложение растительных остатков в почве основных звеньев свекловичных севооборотов лесостепи Центрально-Черноземной зоны [Текст] : автореф. дис. … канд. с.-х. наук : 06.01.01 / А.У. Павлюченко. – Воронеж, 1986. – 26 с.

22. Придворев, Н.И. Научные основы оптимизации содержания органического вещества в черноземе выщелоченном [Текст] : автореф. дис. … д-ра с.-х. наук : 06.01.01 / Н.И. Придворев. – Воронеж, 2002. – 42 с.

23. Родионов, Е.А. Влияние способов основной обработки на плодородие чернозема обыкновенного, урожайность сахарной свеклы и подсолнечника в условиях юго-востока ЦЧР [Текст] : автореф. дис. … канд. с.-х. наук : 06.01.01 / Е.А. Родионов. – Воронеж, 2006. – 22 с.

24. Сотников, Б.А. Влияние приемов биологизации на динамику лабильных форм органического вещества и урожайность культур [Текст] / Б.А. Сотников: автореф. дис. канд. с.-х. наук : 06.01.01. – Воронеж, 2004. – 134 с.

25. Станков Н. 3. Корневая система полевых культур / Н. З.Станков. -М: Колос, 1964.- 280 с.

26. Тарабрина, Г.Г. Влияние комплекса приемов биологизации на показатели плодородия чернозема выщелоченного и урожайность культур севооборота [Текст] : автореф. дис. … канд. с.-х. наук : 06.01.01 / Г.Г. Тарабрина. – Воронеж, 2005. – 19 с.

27. Трофимова, Т.А. Обработка черноземов: анализ и перспективы развития [Текст] / Т.А. Трофимова. – Saarbrucken, Germany : LAPLambert Academic Publishing, 2014. – 311 с.

28. Харьковский, Г.О. Влияние многолетних трав на изменение показателей плодородия чернозема выщелоченного ЦЧЗ [Текст] : автореф. дис. … канд. с.-х. наук : 06.01.01 / Г.О. Харьковский. – Воронеж, 1997. – 22 с.

Приложения

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Автор НИР 

Оглавление