Системы земледелия. Севообороты. Виды полевых севооборотов Принципы построения севооборотов и их звеньев

Севооборот

Продолжительное возделывание той или иной садово-огородной культуры на одной и той же площади неизменно приводит к снижению физико-химических качеств грунта, его обеднению и истощению, появлению возбудителей заболеваний и насекомых-вредителей. Это, в свою очередь, приводит к ухудшению условий, в которых развиваются растения.

Некоторые культуры при длительном выращивании на одном и том же месте способны вызывать существенные качественные изменения почвы. Так, постоянная высадка капусты на ту или иную площадку вызывает повышение уровня кислотности грунта. А на участке, где всегда растет лук, многократно возрастает риск появления нематод. Кроме того, некоторые растения активизируют вынос питательных веществ из почвы.

Продолжительное выращивание какой-либо определенной садово-огородной культуры на одном и том же участке может быть оправданным только при условии, что это не приводит к увеличению количества колоний вредителей и микроорганизмов, являющихся возбудителями болезней растений. Для того чтобы предотвратить это, лучше воспользоваться особым методом возделывания овощных и цветочных видов – севооборотом, или ежегодным чередованием культур.

Как известно, корневая система растений не только питает их надземные части, но и активно участвует в почвообразовательных процессах, улучшая микрофлору грунта, его структуру и физико-химические параметры. Таким образом, между почвой и растением существует прямая связь, заключающаяся в обмене питательными веществами при содействии влаги, света и тепла. Корни обладают способностью выделять в грунт органические компоненты, среди которых следует назвать кислоты органического происхождения, фенольные соединения, гормоны, сахара, витамины и ферменты.

Продолжительное возделывание на одном и том же участке растения определенного вида приводит к накоплению в почве колинов, которые ухудшают структуру и снижают уровень плодородия почвы. В большинстве случаев основной причиной обеднения грунта и снижения урожайности культуры становится накопление токсичных веществ, выделяемых самими растениями при длительном выращивании их на постоянной площадке.

К огородным видам, отличающимся повышенной чувствительностью к выделяемым ими токсинам, относятся свекла и шпинат. Меньшей степенью чувствительности обладают лук-порей, бобовые и кукуруза. Большое количество токсичных колинов выделяют сладкий перец, капуста, помидоры, морковь и огурцы.

Еще одной причиной, по которой следует использовать метод севооборота, является заселение площадок с постоянно высаживаемой той или иной садово-огородной культурой насекомыми-вредителями и возбудителями заболеваний. Особенно распространенными болезнями, возникающими вследствие возделывания одного вида растения на постоянном участке, считаются те, которые вызваны луковой и морковной мухой, листовой и корневой нематодой, а также возбудителей корневой гнили и корневой килы. Наиболее эффективным способом борьбы с ними считается севооборот.

Обычно вредители и возбудители болезней поражают представителей определенного семейства огородной культуры. В связи с этим не нужно, например, высаживать турнепс, редьку и редис на те грядки, где ранее росла капуста. При возникновении килы капусту рекомендуется высаживать на прежнее место не ранее чем через 6 лет после года заражения. На таком участке можно возделывать такие виды, представляющее другое семейство.

Севооборот позволяет защитить грунт от обеднения и вырождения, а растения от вредителей и болезней. Кроме того, такой метод земледелия способствует предотвращению выноса из почвы питательных компонентов. При этом необходимо знать, какие культуры способны максимально улучшать качество грунта.

Известно, что повышать плодородие почвы могут растения, имеющие хорошо развитую корневую систему, по которой полезные вещества поступают из глубинных почвенных горизонтов в поверхностные. Кроме того, они делают почву более рыхлой. Это особенно важно для тяжелых суглинистых и глинистых грунтов.

При выборе садово-огородных культур для обеспечения севооборота на участке можно воспользоваться табл. 12.

Основой любой системы земледелия является севооборот. Первое научное обоснование севооборота оформилось в виде теории плодосмена в начале XIX века. Альбрехт Тэер (1752-1828) обосновал его целесообразность, исходя из гумусной (перегнойной) теории питания растений. Согласно теории, необходимость чередования культур возникала по причине существования растений истощающих и обогащающих почву гумусом. К середине века необходимость севооборотов рассматривалась с позиций теории минерального питания растений Юстуса Либиха (1803-1873).

В России снижение плодородия почвы при монокультуре зерновых П.А. Костычев (1845-1895) и В.Р. Вильямс (1863-1939) связывали с ухудшением ее физических свойств, особенно с разрушением агрономически ценной структуры. На этой основе был сделан вывод о необходимости чередования культур путем введения в севооборот смеси бобовых и злаковых многолетних трав, способных восстанавливать физические свойства и структуру почвы.

Современные представления о севообороте связывают с явлением почвоутомления . Наиболее существенные причины почвоутомления следующие:

– односторонний вынос питательных веществ, недостаток микроэлементов;

– нарушение солевого баланса почвы, которое может наступить при высоких дозах внесения удобрений;

– нарушение физических и физико-химических свойств почвы, особенно при длительном возделывании пропашных культур;

– развитие патогенной микрофлоры и одностороннее преобладание одних групп микроорганизмов над другими;

– усиленное размножение вредителей;

– чрезмерное размножение злостных сорняков;

– сдвиг рН в неблагоприятную для растений сторону;

– накопление фитотоксичных веществ в почве (колинов).

Почвоутомление необходимо рассматривать как результат нарушения экологического равновесия в экосистеме «почва-растение», вследствие одностороннего воздействия на почву культурных растений. Определяющий фактор – перегруппировка микроорганизмов и увеличение вредной микрофлоры. Как правило, это естественная реакция микроорганизмов почвы на однокачественность поступающих ежегодно в почву растительных остатков.

Наиболее значительное количество токсичных видов найдено среди грибов – Penicilium, Aspergillus, Fusarium; среди бактерий – Pseudomonas. Из актиномицетов наибольшей токсичностью отличаются культуры с серым воздушным мицелием. Сегодня известно более 240 видов различных плесневых грибов, которые продуцируют около 100 токсичных соединений. Организация контроля содержания микотоксинов в почве является очень сложной проблемой.

Фитотоксическими свойствами на определенных стадиях разложения обладают остатки практически всех сельскохозяйственных культур. Например, остатки бобовых культур токсичны недолго, а зерновые колосовые сохраняют токсичность длительное время. Так, влияние растительных остатков пшеницы при их разложении в почве на развитие микрофлоры значительно отличается от воздействия растительной массы бобовых и крестоцветных растений. Количество бактерий через 30 суток после внесения первых составило 64 млн., люпина – 118 млн./г почвы. При этом отношение бактериальной и грибной флоры составило соответственно 1:0,003; 1:0,0002; 1:0,0005. Выявлено, что в процессе микробиологического разложения пожнивных остатков пшеницы в почве накапливаются вещества фенольной природы. Изучена динамика накопления фенолкарбоновых кислот, среди которых ванилиновая, n-кумаровая и феруловая кислоты особенно токсичны для растений [Картвелишвили, 1984].

В настоящее время без севооборотов невозможно преодолеть почвоутомление из-за накопления специфических веществ колинов (от лат. collide – сталкивать враждебно) – производных фенолов, хинонов, нафтизина, полипептидов и других соединений. В современных условиях это единственная причина почвоутомления, которую невозможно устранить другими способами, кроме как чередованием культур. Активность водорастворимых колинов характеризует токсичность почвы в условных кумариновых единицах (УКЕ). В качестве теста используют реакцию проростков высокочувствительных растений, как правило, крестоцветных (кресс-салат, редис, горох и др.).

С экологических позиций почвоутомление это механизм, с помощью которого система «почва-растение» освобождается от одностороннего воздействия искусственного растительного сообщества. В результате этого создаются условия для замены культурных растений естественным сообществом. Поэтому в монокультуре большое развитие получают сорные растения.

Почвоутомление сопровождается развитием болезней и вредителей: зерновых – корневыми гнилями, картофеля – ризоктониозом, льна – фузариозом и т. п. В тех случаях, когда накапливаются вредители и болезни, резко возрастают издержки производства из-за применения пестицидов и экологические риски.

На основе усредненных данных считаются возможными следующие экологически допустимые концентрации культур в севооборотах: зерновые культуры – 60-80%; сахарная свекла – 20-25%; кукуруза – 50-60%; конопля – 50%; картофель – 30-50%; подсолнечник и лен – 14-16%. Эти пределы могут несколько колебаться.

Озимая рожь на дерново-подзолистй почве дает одинаковый урожай по клеверному пару и после ячменя и овса, мало снижается урожай ржи при бессменной культуре на фоне удобрений. Высокие урожаи кукурузы и картофеля можно получать по любому предшественнику, а также при бессменных посевах.

Особая роль в преодолении почвоутомления принадлежит крестоцветным растениям с их уникальной способностью очищения почвы от инфекции – рапс, сурепица и др.

Многолетние травы как предшественники для зерновых культур – незаменимы. Они оструктуривают почву, обогащают растительными остатками, снижают эрозию, извлекают нитратный азот из глубоких слоев почвы, предотвращая его попадание в грунтовые воды.

Безусловно, севооборот является составной и необходимой составляющей любой системы земледелия. Однако использование севооборотов в современном земледелии сопряжено с рядом организационных и экономических проблем, Дело в том, что товаропроизводитель, соблюдая севообороты, вынужден заниматься сразу многими культурами, развивать растениеводство, животноводство и другие отрасли. В условиях рыночного хозяйствования это снижает рентабельность предприятия в целом, так как каждая группа культур требует своего комплекса технических средств для возделывания, хранения и переработки продукции, разноплановой технологии и специалистов. В этой связи Н.М. Тулайков (1875-1938) применительно к зерновому хозяйству писал (1963): «в основе специализированного хозяйства есть одно положение – это поставить основные растения в наилучшие условия существования и, если возможно, – сделать это в условиях монокультуры». «Вводимые в севооборот (помимо чистого пара) дополнительные к основному (пшенице) растения должны в наилучшей форме обеспечить высокие урожаи этого главного растения».

Противоречие между плодосменом и специализацией земледелия существовало всегда и существует по настоящее время. По всей видимости, в современных условиях оно даже обострено. Полностью решить противоречие пока не представляется возможным, но в значительной мере его можно сгладить, следуя по пути интенсификации производства.

Система севооборотов, структура посевных площадей в хозяйстве определяются специализацией сельскохозяйственного производства. С одной стороны они должны учитывать общественные потребности (рынок, госзаказ), с другой – агроэкологические особенности земли, как основного средства производства. Соответствие агроэкологических особенностей земель агробиологическим требованиям сельскохозяйственных культур (сортов) – непременное условие рационального земледелия.

В связи с динамикой рынка, временной изменчивостью метеорологических условий (по годам), изменений в финансовом обеспечении хозяйства севообороты и структуру посевных площадей нельзя считать незыблемыми на длительный период времени. Они должны быть гибкими, и сообразно экономической и экологической динамике, предусматривать возможность для корректировки применительно к агропроизводственным группам земель.

Контрольные вопросы

1. Понятия «севооборот», «структура посевных площадей».

2. Типы и виды севооборотов.

3. Принципы формирования севооборотов.

4. Причины почвоутомления.

5. Экологически допустимые концентрации сельскохозяйственных культур в севообороте.

6. Противоречие между требованием соблюдения севооборотов и специализацией земледелия.

Тема 2.4. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВ (лекция)

Исследования, проведённые в стационарном опыте по изучению севооборотов

(ВНИИЗХ), показывают, что в среднем за годы исследований(1968 –1978гг.) из

изучаемых предшественников больше всего органических остатков оставляют

многолетние травы, затем кукуруза и горохо-овсяная смесь. Из зерновых-пшеница,

посеянная по чистому пару. Накопление растительных остатков, в целом по севооборотам, ежегодно и за многолетний период изменялось в зависимости от структуры посевных площадей и чередования культур. Пятипольный зернопаровой

севооборот с выводным полем многолетних трав оказался наиболее приемлемым по этому показателю в местных условиях, так как здесь поступление растительных остатков в среднем за год было 12%, а в 4х-польном зернопропашном –

всего 6,3%. Большое значение имеет и качественный состав растительных остатков. В органических остатках многолетних трав содержится больше азота и фосфора, чем после пшеницы и ячменя, в то же время горохо-овсяная смесь по обогащению почвы азотом, фосфором и калием не уступает многолетним травам.

Путём научно обоснованного чередования культур можно в определённой мере

регулировать накопление органических остатков в почве. Данные исследований показывают, что по обогащению почвы азотом лучшее место занимают 6-польный

зернопаровой севооборот с однолетними бобово-злаковыми травами и 5-польный

зернопаровой севооборот с полем многолетних трав. Эти же севообороты оказались лучшими и по обеспечению фосфором. Бессменное возделывание пшеницы или зерновых ведет к снижению накопления органических остатков.

Целостное представление об изменении баланса органического вещества в почвах Северного Казахстана можно составить, используя данные его прихода и отчуждения с урожаем. Накопление гумуса в почве – процесс длительный. Из всех поступающих в почву органических остатков лишь 22-30% могут превращаться в гумусовые вещества. По утверждению А.Н.Шенявского(1973), из соломы может образоваться до 10% гумуса, из корней икорневых шеек растений – до18%, из навоза – до20-40%.

Величина органических остатков в процентах от исходного количества, используемая на образование гумусовых веществ, называется изогумусовым коэффициентом, который применяется для расчёта баланса органического вещества с помощью уравнения: Б= Аа – 20УН

где Б - баланс гумуса, кг/га;

А – количество корневых и пожнивных остатков, ц/га;

а – изогумусовый коэффициент, %;

У - урожайность основной продукции, ц/га;

Н – вынос азота с 1ц урожая, кг;

20 – коэффициент перерасчёта на потери гумуса из почвы.

По результатам исследований В.И. Рылушкина (1977), проведённых на чернозёмах обыкновенных Целиноградской области, установлено, что общие запасы гумуса в горизонте А+В составили 249т/га. При использовании этих почв для посева пшеницы с урожайностью 14,5ц/га невосполненная убыль гумуса на гектаре доходит до157,6кг или ежегодно теряется 0,06%, а на южных карбонатных чернозёмах при урожайности пшеницы 15,1ц/га, безвозвратно теряется до 206кг/га гумуса или 0,13%.

Совсем иное положение складывается на этих же почвах при посеве многолетних трав. За счёт обильного обогащения почвы корневыми остатками менее выраженного процесса минерализации органического вещества на таком фоне получается положительный баланс гумуса. Так, при средней урожайности сена житняка второго года жизни 12ц/га увеличение гумуса, к имеющимся 128т/га в пахотном горизонте, составило285 кг/га.

Это говорит о том, что бессменное возделывание пшеницы в северных районах Казахстана сопряжено с отрицательным балансом гумуса, поэтому существенно повлиять на ход изменения органического вещества почвы можно путём внесения органических и минеральных удобрений, оставления соломы на полях, введения в севооборот многолетних трав.

Внесение или оставление соломы на полях является самым простым и удобным способом, который существенно влияет на устранение бездефицитного баланса гумуса. Например, в обобщённых исследованиях по Северному Казахстану (А.А. Зайцева,1974; В.И. Кирюшин, И.Н.Лебедева,1972) установлено, что только оставление стерни на поверхности почвы способствовало увеличению содержания гумуса за семилетний период на 0,26%.

Таким образом, рациональное сочетание таких агротехнических приёмов, как внесение минеральных удобрений в рекомендованных дозах, оставление стерни, разбрасывание соломы, внесение органических удобрений, применение рекомендуемых севооборотов, системы обработки почвы и др. может существенно повлиять на изменение содержания органического вещества, сведя его потери к бездефицитному балансу.

Почвы Северного Каазахстана бедны доступными формами фосфора. Единственный путь улучшения фосфорного режима почвы – это внесение фосфорных удобрений в рекомендованных дозах.

Иное влияние оказывают предшественники на содержание в почве нитратного азота. Лучшим предшественником по накоплению доступного азота является пар. Последействие пара по обеспечению растений нитратным азотом распространяется на третью культуру включительно. Под пшеницу, удаленную от пара(4-5культура), следует вносить азотные удобрения.

Известно, что полевые культуры в силу биологических особенностей потребляют неодинаковое количество влаги. Поэтому чередование их между собой, а при недостаточном увлажнении с паром, является решающим фактором рационального использования почвенной влаги.

Анализ влагообеспеченности посевов показывает, что в засушливой зоне Северного Казахстана целесообразно пшеницу высевать два года после пара, располагая третьей культурой овёс или ячмень и замыкать севооборот пшеницей, высеваемой после овса, а при необходимости ротацию этих севооборотов можно удлинить до 6-7лет, высевая в шестом поле зернофуражные, а в седьмом - выводное поле многолетних трав.

Севообороты и засорённость посевов. Чередование культур в севообороте в сочетании с их зональной агротехникой является эффективным средством снижения засорённости посевов. Ведущим в борьбе с сорняками является пар, но для повышения сороочищающей роли паровых предшественников, особенно занятых и комбинированных паров, необходимо применение на парах гербицидов, которые в сочетании с механическими обработками эффективно подавляют и уничтожают сорную растительность.

Хороших результатов можно достичь в борьбе с сорняками, применяя гербициды в севообороте на второй, третьей и последующих культурах севооборота.

Среди мероприятий по улучшению качества зерна пшеницы важное место занимает посев её по пару, второй и третьей культурой после пара и по горохо - овсяной смеси.

По чистому пару урожаи зерна и его качество всегда выше, чем по другим полям.

Контрольныевопросы

1.Какова роль севооборота в агроландшафтных системах земледелия?

2.Каковы причины чередования культур?

3.Роль плодосмена в развитии научного и практического земледелия.

4.Какие виды и типы севооборотов применяются в земледелии?

5.Какова роль многолетних трав в севооборотах разных зон?

6.Основные предшественники пшеницы в степной зоне.

7.Дать характеристику почвозащитной способности основных полевых культур.

8.Что такое полосное размещение культур.

9.Приведите примеры специальных севооборотов.

10.Каково назначение переходной и ротационной таблиц?

11.Экологические требования к севообороту.

РАЗДЕЛ 4. Обработка почвы.

Лекция10.Научные основы обработки почвы.

1. Задачи обработки почвы.

2. Технологические операции, выполняемые при обработке почвы.

3. Физические свойства почвы.

Задачи обработки почвы.

Повышение эффективности плодородия почвы и создание благоприятных условий для роста растений неразрывно связаны с обработкой почвы. Обработка – это механическое воздействие на почву рабочими органами почвообрабатывающих машин и орудий для создания оптимальных почвенных условий для выращиваемых растений. Обработка почвы – основное агротехническое средство регулирования почвенных режимов, интенсивности биологических процессов, поддержания хорошего фитосанитарного состояния почвы и посевов.

С помощью механической обработки почвы достигают следующих целей:

Придание почве мелкокомковатого структурного состояния и оптимального для растений сложения почвы (плотности, пористости и др.), при котором создавались бы благоприятные для роста растений и микрофлоры условия водного, воздушного, питательного и теплового режимов;

Поддержание хорошего фитосанитарного состояния почвы и посевов;

Предотвращение эрозионных процессов, чрезмерного переуплотнения почвы,

снижение непроизводительных потерь из почвы воды, гумуса, питательных веществ

в целях сохранения потенциального плодородия и защиты почвы от эрозии.

Обработка почвы необходима для углубления и увеличения мощности

пахотного слоя, для заделки органических и минеральных удобрений, а также

мелиорантов в целях воспроизводства и окультуривания почвы.

В степных засушливых условиях, на склоновых землях глубокое рыхление почвы способствует накоплению влаги и атмосферных осадков в корнеобитаемом слое. В районах избыточного переувлажнения с помощью обработки почвы можно отводить избыточную воду с поля, в результате чего улучшается воздушный режим почвы.

Агрофизические основы обработки почвы

Благоприятные почвенные условия для роста и развития растений складываются при оптимальных параметрах агрофизических свойств почвы и показателях её плодородия. К числу важнейших условий следует отнести плотность и строение почвы, мощность пахотного слоя, структурный состав и др.

Современная теория обработки строится на обоснованном согласовании агрофизических свойств почвы и предъявляемым к ним требованиям культурных растений. Поэтому важнейшей агрофизической основой обработки являются требования культур к плотности, и строению пахотного слоя, структуре и степени крошения почвы, мощности пахотного слоя, твёрдости и другим свойствам, от которых зависит рост растения и урожайность.

Количественной характеристикой строения почвы служит величина её плотности. Различают равновесную и оптимальную плотность почвы. Равновесная плотность – это установившаяся плотность необработанной (1 -2 года) почвы в естественном состоянии. Плотность почвы, при которой складываются благоприятные условия для роста растений и деятельности почвенных микроорганизмов, называют оптимальной.

Изучение реакции культур на физическое состояние почв различного генезиса позволило выявить интервалы оптимальных значений плотности почвы для зерновых и пропашных культур. Оптимальная плотность почвы суглинистых чернозёмов для зерновых колосовых 1,1 –1,3г/см3, для пропашных -- 1,0 –1,2.

Плотность почвы зависит от гранулометрического состава, содержания гумуса, водопрочных агрегатов, влажности почвы и других условий.

Агрохимические и биологические основы обработки почвы .

Способы основной обработки почвы оказывают существенное влияние на распределение в почве органического вещества, вносимых удобрений, доступность растениям элементов минерального питания, процессы гумификации растительных остатков и синтеза биологического азота.

Значительная роль в повышении плодородия почв принадлежит биологическим процессам, активность которых определяется условиями, создаваемыми обработкой почвы. Поэтому обработка почвы – важнейшее средство регулирования жизнедеятельности почвенной микрофлоры, её численности и видового состава. Рыхление почвы улучшает аэрацию, её увлажнение и увеличивает численность бактерий, плесневых грибов, актиномицетов и других микроорганизмов, разлагающих углеродосодержащие растительные вещества.

Усиление жизнедеятельности аэробных микроорганизмов ускоряет разложение гумуса и высвобождение элементов минерального питания.

При уменьшении интенсивности и глубины рыхления, применения мелкой или поверхностной обработки снижается активность почвенной микрофлоры и не разлагаются гумусовые вещества, которые служат потенциальным источником элементов питания растений и средством улучшения структуры и физических свойств почвы.

Способ и глубина обработки влияют на инфекционный потенциал почвы и её засорённость. Повышение засорённости посевов при безотвальной обработке и приёмах минимализации, увеличение поражённости культур болезнями и вредителями создают предпосылки для чередования разных способов и глубины обработки почвы в севооборотах. Уничтожая обработкой сорняки, применяя глубокое рыхление пахотного слоя, плоскорезную, чизельную обработки в засушливых условиях, мы улучшаем влагообеспеченность растений, ускоряем их рост. В результате снижается поражаемость культур вредителями и болезнями.

При многообразии приёмов и орудий обработки почвы, их применение сводится к решению следующих задач:

Создание благоприятного мелкокомковатого сложения пахотного слоя почвы. Это главная задача и она решается приёмами глубокой обработки почвы.

Уничтожение или подавление сорной растительности;

Создание условий для накопления и сохранения влаги в засушливых районах и устранение излишней влажности почвы в районах избыточного увлажнения;

Улучшение пищевого режима почвы путём перераспределения питательных веществ в пахотном слое и воздействия на микробиологические процессы;

Создание благоприятных условий для заделки в почву семян культурных растений, их дружного прорастания, роста и развития;

Уничтожение или подавление некоторых вредителей и болезней с/х культур;

Заделка в почву органических и минеральных удобрений, химических мелиорантов, гербицидов и ядохимикатов;

Лишение жизненности дернины залежи или пласта многолетних трав;

Сохранение условий, при которых поверхностный слой почвы остаётся устойчивым к эрозии и дефляции.

В целом обработкой достигается оптимизация водного, воздушного, микробиологического и пищевого режимов почвы. Создание оптимального строения (сложения) пахотного слоя почвы и стремление к созданию благоприятного водного режима обеспечивает и благоприятный воздушный режим (аэрацию).

С.А. Замятин, к.с.х.н. В.М. Изместьев, к.с.х.н. Н.А. Кривощекова

Марийский НИИСХ

Повышение плодородия почвы и биологической интенсификации земледелия актуально во всем мире. Свидетельством тому является крупномасштабная деградация почвенного покрова не только в агроландшафтах, но и в экосистеме в целом .

На основании имеющихся общепринятых экспериментальных данных можно констатировать, что баланс между биогенными (биологическими) и техногенными (антропогенными) факторами нарушен не в пользу первых. Поэтому сегодня правомерно говорить о задачах и путях повышения роли биологических факторов, их интенсификации в современном и мировом земледелии .

Длительная эксплуатация дерново-подзолистых почв привела к ухудшению их физических и физико-химических свойств, в результате чего повсеместно отмечается снижение уровня устойчивости их продуктивности. Деградация дерново-подзолистых почв обусловлена в первую очередь, снижением в них запасов органического вещества.

Дерново-подзолистые почвы составляют 86% пашни Республики Марий Эл. Они не отличаются высоким естественным плодородием. Самым высоким эффективным плодородием обладает верхний десятисантиметровый слой почвы. Механическая обработка влечет за собой глубокие изменения биологических свойств почвы, которые вновь восстанавливаются через два с половиной -три месяца .

Исследования в полевых севооборотах с различной степенью насыщенности зерновыми культурами проводились на опытном поле Марийского НИИСХ и вводились одним полем с ротацией культур во времени. Проведено две закладки стационарного опыта в 1996 и 1998 гг. на дерново-подзолистой среднесуглинистой, хорошо окультуренной почве с высоким содержанием подвижных форм фосфора и обменного калия.

Схемы севооборотов: 1 севооборот (овес + клевер, клевер 1 г.п., яровая пшеница, вика/овес (зерно), озимые, ячмень). 2 севооборот (вика/овес (зан. пар), озимые, ячмень, картофель, вика/овес (зерно), яровая пшеница). 3 севооборот (вика/овес (зерно), яровая пшеница, картофель (навоз 80 т/га), ячмень + клевер, клевер 1 г.п., озимые). 4 севооборот (ячмень + клевер, клевер 1 г.п., клевер 2 г.п., озимые, картофель, овес).

Во второй ротации севооборотов помимо общепринятой агротехники полевых культур ведется изучение влияния нетрадиционных источников органических удобрений (измельченная солома, корнепожнивные остатки клевера, отторгаемого на высоком срезе) на плодородие почвы.

Так, за две ротации полевых севооборотов содержание гумуса в почве возросло во всех изучаемых севооборотах на 0,12-0,46%, особенно на фоне внесения минеральных удобрений и в 3 севообороте при применении органических удобрений.

По показателю кислотности почвенного раствора за две ротации всех изучаемых севооборотов отмечается слабая тенденция к подкислению почвы. Большее подкисление почвы отмечается на вариантах при применении минеральных удобрений.

За период наблюдений содержание в почве подвижных форм фосфора сохранилось на исходном уровне, хотя при внесении минеральных удобрений отмечается некоторое повышение значения данного показателя.

Исследования по изучению группового состава гумуса проводились нами в 2009 г. Содержание общего углерода в почве при обычной технологии составило 1,13%, при запахивании соломы и клеверного сидерата - 1,23%, при внесении минеральных удобрений - 1,15%, без внесения таковых - 1,20%.

Следует отметить, что показатели содержания углерода гуминовых кислот для дерново-подзолистой почвы в опыте согласуются с данными Тюрина и Кононовой (12-20%), приведенные А.Е. Возбуцкой (1968). В составе гумуса преобладали фульвокислоты, что характерно для дерново-подзолистых почв.

Важной качественной характеристикой гумуса почвы является величина соотношения содержания гуминовых кислот к фульвокислотам. В среднем по фонам удобрения его значения составляли: при обычной технологии и на фоне с минеральным удобрением - 0,68, при запашке соломы и на фоне без удобрений - 0,72.

Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать вывод, что содержание гумуса в почве имело тенденцию к его повышению, по содержанию кислотности почвы отмечается слабая тенденция к подкислению почвы. Содержание подвижных форм фосфора в почве осталось на прежнем уровне, а по содержанию обменного калия выявлена тенденция к его уменьшению. В составе гумуса преобладают фульвокислоты, что характерно для дерново-подзолистых почв.

Литература

1. Кузнецова Е. Повышение плодородия почвы и урожайности агроценозов в РФ / Е. Кузнецова, Е. Закабунина, Д. Попов // Главный агроном. - 2010 - № 4. - С. 9-10. 2. Кузнецова Е. Влияние экологической среды, лесных и сидеральных культур на повышение плодородия почвы и урожайность агроценозов / Е. Кузнецова, Е. Закабунина, С. Сергеев, Д. Попов, М. Бурдюгов // Главный агроном. - 2010 - № 6. - С. 8-10. 3. Христофоров Л.В. Пути повышения плодородия дерново-подзолистых почв Республики Марий Эл. /Л.В. Христофоров, Г.В. Пидалин // Актуальные проблемы земледелия на современном этапе развития сельского хозяйства // Сборник материалов международной научно-практической конференции посвященной 50-летию кафедры общего земледелия. - Пенза: РИО ПГСХА, 2004. - С. 42-43.

В традиционном земледелии решение проблемы сохранения плодородия почвы является актуальной задачей. В условиях резкого снижения инвестиций, направляемых на повышение плодородия почвы, первостепенное значение приобретают приемы интенсификации биологических факторов, предусматривающие использование органических удобрений, запашку соломы, насыщение севооборотов многолетними травами, замену чистых паров занятыми и сидеральными, посев промежуточных культур и т.д. Эффективно решить эти вопросы можно только в условиях длительных стационарных опытов на основе полевых севооборотов. В статье изложены рекомендации по совершенствованию севооборотов как основного элемента адаптивно-ландшафтных систем земледелия. Дана сравнительная оценка эффективности использования в различных видах полевых севооборотах биологических методов воспроизводства плодородия почвы и показана их продуктивность на черноземе выщелоченном лесостепной зоны Среднего Поволжья. Длительное изучение различных видов полевых севооборотов позволило сделать вывод о возможности стабилизации плодородия почвы и повышения продуктивности севооборотов путем насыщения их промежуточной сидерацией, сидеральным паром и многолетними травами.

продуктивность

баланс гумуса

плодородие

севооборот

Многолетний стационарный полевой опыт

1. Ворников Д.В., Баздырев Г.И., Павликов А.А. Оценка плодородия и продуктивности севооборотов в степной зоне Среднего Поволжья // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. – 2009. - № 2. – С. 39-46.

2. Голомолзин Р.С. Продуктивность зерновых севооборотов и накопление биогенных ресурсов плодородия чернозема в агроэкосистемах лесостепи Поволжья: автореф. дис. на соискан… канд. с-х. наук. – Кинель, 2003. – 22 с.

3. Зеленский Н.А., Луганцев Е.П., Авдеенко А.П. Парозанимающие и сидеральные культуры на эродированных черноземах. ФГОУ ВПО «Донской ГАУ». – Ростов н/Д: Издательский дом «Птица», 2005. – 176 с.

4. Казаков Г.И., Милюткин В.А. Экологизация и энергосбережение в земледелии Среднего Поволжья: монография. – Самара: РИЦ СГСХА, 2010. – 245 с.

5. Лагуткин Н.В. Разумное земледелие. – Пенза, 2013. – 116 с.

6. Орешкин М.В. Агротехнологические основы адаптивного земледелия в условиях бассейна реки Северский Донец: дис… док. с.-х. наук. – Рамонь, 2012. – 291 с.

7. Орлов А.Н., Ткачук О.А., Павликова Е.В. Эффективность звеньев полевого севооборота с чистыми и занятыми парами в лесостепи Среднего Поволжья // Плодородие. – 2010. - № 2. – С. 44–45.

В настоящее время, вследствие всемирного экологического кризиса, кардинально меняется система подходов и научных представлений о дальнейших путях развития и ведения традиционного земледелия в мире. Интенсивное земледелие, которое осуществляется в странах Запада, и экстенсивное его ведение в странах с менее развитым сельскохозяйственным производством приводят к практически одинаковым последствиям: деградации почв, загрязнению агрофитоценозов веществами-токсикантами, снижению эффективности земледелия, разрушению ландшафтной среды. В конечном итоге происходит уничтожение самой возможности ведения традиционного земледелия привычными методами и средствами. Выход из сложившейся ситуации видится в переходе от интенсификации к устойчивому, экологически взвешенному - адаптивному земледелию .

Для достижения этой цели важное место в системах земледелия отводится научно обоснованным севооборотам, обеспечивающим снижение производственных затрат, повышение плодородия почвы и охрану окружающей среды.

В этой связи изучение на черноземе выщелоченном лесостепной зоны Среднего Поволжья влияния различных видов севооборотов на плодородие почвы и их продуктивность является актуальным и перспективным направлением в земледелии.

Исследования проводились в 2003-2013 гг. в многолетнем стационарном полевом опыте кафедры общего земледелия и землеустройства ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА».

Почва опытного участка представлена черноземом выщелоченным, тяжелосуглинистым по гранулометрическому составу. Перед закладкой опыта (2003 г.) почва опытного участка характеризовалась следующими показателями: содержание гумуса в пахотном слое 7,96-8,09 %, рНсол.5,03-5,04, легкогидролизуемого азота 169-191 мг/кг, подвижного фосфора 73-93 мг/кг, обменного калия 117-146 мг/кг. По состоянию на 2013 г. содержание гумуса в среднем по опыту составило 6,5%, реакция среды кислая (рНсол 4,8-4,9), обеспеченность азотом высокая, фосфором и калием - средняя.

За период исследований (2003-2013 гг.) в опыте использовались районированные в Пензенской области сорта сельскохозяйственных культур: озимая пшеница - Безенчукская 380; ячмень - Харьковский 99, Волгарь; картофель - Удача; яровая пшеница - Л-503, Тулайковская 10, кукуруза - Бемо 181 СВ; вико-овес - смесь вика Орловская (35 %) + овес Аллюр (65 %); донник волосистый - Солнышко, горчица - Рапсодия.

В 2003-2005 гг. в многолетнем стационарном полевом опыте исследования велись в восьмипольном зернопаропропашном севообороте со следующим чередованием культур: чистый пар - озимая пшеница - картофель - яровая пшеница - вико-овес - озимая пшеница - кукуруза - ячмень.

С 2006 по 2013 гг. севооборот был видоизменен на зернопаротравяной со следующим чередованием культур: чистый пар - озимая пшеница - яровая пшеница - вико-овес + донник - донник 1 г. п. - донник 2 г. п. - озимая пшеница - яровая пшеница. С 2011 года существующий зернопаротравяной севооборот был насыщен промежуточной сидерацией. В 2013 году с целью изучения влияния видов пара в севооборот был введен вариант с сидеральным паром.

Уборку зерновых культур проводили с одновременным измельчением и разбрасыванием соломы. Площадь севооборота - 4,8 га. Площадь одного поля - 0,6 га.

Основным звеном биологического земледелия являются научно обоснованные севообороты. В зональных системах земледелия они являются ведущим организующим звеном, основой эффективного применения систем обработки почвы, удобрений, защиты растений, семеноводства, мелиоративных и других мероприятий.

Севообороты позволяют повысить эффективность плодородия почвы, регулирования пищевого, водного и воздушного режимов почвы, подавления сорной растительности, возбудителей болезней и вредителей растений, при этом не требуя дополнительных материальных затрат, что очень важно для получения экологически чистой растениеводческой продукции и снижение ее себестоимости.

Научно обоснованное размещение культур в севооборотах обеспечивает следующие средние прибавки урожайности: озимой пшеницы - 9,7; яровой пшеницы - 7,1; кукурузы - 32; сахарной свеклы - и 100; подсолнечника - 8 ц/га .

В настоящее время во всех странах мира ученые и практики земледелия озабочены все возрастающим снижением содержания гумуса в пахотных почвах. Поэтому необходимо безотлагательно приостановить процесс снижения содержания гумуса в почвах и поддержать его бездефицитный баланс в дальнейшем. Без этого нельзя эффективно использовать в настоящее время все средства интенсификации земледелия. Поэтому севооборотам, их разработке и освоению как основе стабилизации и продуктивности пашни необходимо уделять неотложное и главное внимание.

Одним из этапов в решении задач по оптимизации режима органического вещества является прогнозирование гумусового баланса .

В условиях интенсификации земледелия минерализация гумуса значительно возрастает и составляет в зависимости от типа севооборота 0,5-2,0 т/га в год. Это означает, что убыль гумуса в почве за 15-20 лет может достичь 1,0 %. По данным ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии, при существующей технологии обработки черноземы за 30-40 лет теряют 0,8-1,2 % гумуса в пахотном слое, а на склоновых землях - более 3,5 %. В зависимости от степени интенсификации земледелия (удельный вес пропашных, зерновых, бобовых трав в севообороте, наличие чистого пара, применение минеральных удобрений, орошение и т.д.) и типа почвы содержание гумуса в почве может ежегодно уменьшаться в среднем на 0,5-1,0 т/га .

Результаты расчетов по обоснованию минерализации и образованного гумуса в исследуемых нами севооборотах показали, наибольший отрицательный баланс гумуса сложился в зернопаропропашном севообороте (2003-2005 гг.) и составил -6545,2 кг/га (таблица).

Сильное воздействие на почву оказывают многолетние травы (донник, клевер, эспарцет). В зернопаротравяном севообороте (2006-2010 гг.) за счет введения в структуру посевных площадей многолетних трав (донник) баланс гумуса заметно снизился и составил 1717,6 кг/га. Это связано с тем, что травы обогащают почву органической массой за счет поступления корневых и пожнивных остатков, которые способствуют накоплению элементов питания в пахотном горизонте почвы и дополнительно стимулируют активность азотфиксирующих микроорганизмов. По данным отдела земледелия Тамбовского НИИСХ, урожайность севооборота с двумя полями многолетних трав обеспечивает положительный баланс гумуса. За ротацию (10 лет) его содержание в пахотном слое (0-30 см) увеличилось с 6,85 до 7,20 % .

Таблица - Прогнозируемый баланс гумуса в зависимости от вида севооборота

В 2011-2013 гг. в зернопаротравяной севооборот была введена после озимых культур пожнивная сидерация (горчица), которая обеспечила снижение дефицита органического вещества, и баланс гумуса составил -1223,8 кг/га. По данным Н.В. Лагуткина (2013), за короткий вегетационный период горчица накапливает высокий урожай зеленой массы. В среднем за годы исследований (20 лет) он составил 22,5 т/га и 90 % корневой системы. В переводе на сухое вещество - 7,5 т/га. При запашке в почву сидерата, в общей сложности, в почву поступает: азота - 116 кг, фосфора - 40 кг и калия 171 кг - это эквивалентно внесению 30 т/га навоза.

Научными учреждениями Среднего Заволжья было выявлено влияние сидерации на урожайность и почвенное плодородие. В опытах Оренбургского НИИСХ баланс гумуса в сидеральных парах был положительным, а содержание гумуса увеличивалось на 0,5-0,7 % . В наших исследованиях замена чистого пара в зернопаротравяном севообороте на сидеральный (2010-2013 гг.) обеспечила получение положительного баланса гумуса +1703,2 кг/га.

Оценка воспроизводства плодородия почвы тесно связана с агрономической и агроэкологической оценкой севооборотов. Оценка севооборотов должна производиться в сопоставимых единицах по выходу продукции на единицу севооборотной площади выраженной в зерновых, кормовых, денежных, энергетических единицах .

Результаты оценки севооборотов по продуктивности представлены на рисунке.

№1 - Зернопаропропашной севооборот (2003-2005 гг.)

№2 - Зернопаротравяной севооборот (2006-2010 гг.)

№3 - Зернопаротравяной севооборот (2011-2013 гг.)

№4 - Сидеральный севооборот (2012-2013 гг.)

Рисунок - Продуктивность видов севооборотов в зерновых единицах, т/га

В зернопаропропашном севообороте (2003-2005 гг.) за счет насыщения культурами интенсивного типа (картофель, кукуруза) продуктивность была наибольшей и составила 3,40 т зерновых единиц с гектара. В 2006 году после выведения из структуры посевных площадей пропашных культур продуктивность зернопаротравяного севооборота снизилась и составила 2,18 т зерновых единиц с гектара. В дальнейшем для увеличения продуктивности (2,55 т зерновых единиц с гектара) зернопаротравяного севооборота (2011-2013 гг.) он был насыщен многолетними травами и промежуточной сидерацией. Введение в существующий севооборот варианта с сидеральным паром позволил увеличить продуктивность севооборота до 2,78 т зерновых единиц с гектара.

Длительное изучение (более 10 лет) различных видов полевых севооборотов позволило сделать вывод о возможности стабилизации плодородия почвы и повышения продуктивности севооборотов путем насыщения их промежуточной сидерацией, сидеральным паром и многолетними травами.

Рецензенты :

Смирнов А.А., д.с.-х.н., профессор, директор ГНУ Пензенский НИИСХ Россельхозакадемии, г. Пенза.

Семина С.А., д.с.-х.н., профессор кафедры «Переработка сельскохозяйственной продукции» ФГБОУ ВПО «Пензенская ГСХА», г. Пенза.

Библиографическая ссылка