Влияние основных природных и антропогенных факторов на режимы и свойства типичного чернозема, уровень урожайности и качество продукции полевых культур в условиях лесостепи ЦЧЗ

Лазарев, Владимир Иванович

Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему
Влияние основных природных и антропогенных факторов на режимы и свойства типичного чернозема, уровень урожайности и качество продукции полевых культур в условиях лесостепи ЦЧЗ
ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние основных природных и антропогенных факторов на режимы и свойства типичного чернозема, уровень урожайности и качество продукции полевых культур в условиях лесостепи ЦЧЗ"

РГ6 ОД

16 ПЕН ' ^

На правах рукописи УДК 631.582 + 631.8 (470.32)

ЛАЗАРЕВ Владимир Иванович

ВЛИЯНИЕ ОСНОВНЫХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ НА РЕЖИМЫ И СВОЙСТВА ТИПИЧНОГО ЧЕРНОЗЕМА, УРОВЕНЬ УРОЖАЙНОСТИ И КАЧЕСТВО ПРОДУКЦИИ ПОЛЕВЫХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ ЛЕСОСТЕПИ ЦЧЗ

Специальность 06.01.01. — общее земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Курск — 1996

Работа выполнена в Курском научно-исследовательском институте агропромышленного производства.

Научный консультант заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор сельскохозяйственных наук, профессор В. М. Дудкин

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н. И. Картамышев доктор сельскохозяйственных наук, профессор И. С. Кочетов доктор сельскохозяйственных наук, В. И. Кураков

Ведущее предприятие:

Научно-исследовательский институт сельского хозяйства ЦЧП им. В. В. Докучаева

Защита состоится « 1996 г. на заседании

диссертационного совета Д 020.61.01. при Всероссийском научно-исследовательском институте земледелия и защиты почв от эрозии

Адрес: 305021, Курск, ул. К. Маркса, 706, ВНИИЗиЗПЭ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии

Автореферат разослан «

1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат технических наук В. А. Незнанова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Для научного обоснования зональных систем земледелия необходима оценка почвепно-климатических ресурсов и антропогенных факторов, оказывающих существенное влияние на продуктивность сельскохозяйственных культур, определение основных закономерностей формирования урожайности и возможных пределов ее роста.

Одним из важнейших теоретических аспектов земледелия Центрального Черноземья является изучение связей плодородия почвы с продуктивностью сельскохозяйственных культур в различных агроэкосистемах при систематическом внесении удобрений.

Величина прямого влияния отдельных факторов и их сочетаний на продуктивность сельскохозяйственных культур в условиях зоны изучена недостаточно. Анализ специальной литературы показал, что проводится мало исследований, раскрывающих закономерности изменения продуктивности сельскохозяйственных культур и качества получаемой продукции в связи с типом почвы, уровнем удобренности, агротехникой возделывания. Определение степени влияния каждого фактора и их сочетаний на продуктивность агроэко-спстем остается важной задачей совершенствования систем земледелия.

В связи с этим представляется необходимым проведение глубоких комплексных исследований, направленных на определение количественных зависимостей продуктивности сельскохозяйственных культур и плодородия почвы от природных и антропогенных факторов, в длительных стационарных опытах.

Представленная работа является результатом комплексных исследований, проводимых в соответствии с тематическим планом Почвенного института им. В. В. Докучаева и Курского НИИ агропромышленного производства по заданию: 01.01.Н46 «Разработать систему показателей для моделей различного уровня плодородия основных типов почв страны и рекомендации по достижению оптимальных параметров». ' • • ■'

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИИ — определить с позиций системного анализа влияние основных природных н антропогенных факторов, а также их сочетании на режимы и свойства типичного чернозема, величину колебания продуктивности и качество получаемой продукции различных агроэкосистем, выявить факторы, влияющие на устойчивость земледелия, дать рекомендации производству по повышению эффективности земледелия северо-западной части Центрально-Черноземной зоны.

Достижение поставленной цели предполагало решение следующих задач:

— выявить факторы, оказывающие существенное влияние на плодородие почвы, продуктивность сельскохозяйственных культур, качество получаемой продукции;

— определить доли вклада отдельных факторов и их сочетаний в колебание урожайности сельскохозяйственных культур, качество продукции растениеводства, продуктивность различных агроэкосистем;

— определить влияние различных агроэкосистем на свойства и режимы почвы, динамику продуктивности сельскохозяйственных культур, качество продукции за многолетний период;

— экспериментально оценить агрономическую эффективность основных элементов системы земледелия и их сочетаний, обосновать возможность управления продуктивностью агроэкосистем.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Закономерности изменения продуктивности сельскохозяйственных культур и различных агроэкосистем в целом за многолетний период в условиях лесостепи ЦЧЗ.

2. Количественная оценка изменения содержания гумуса и основных элементов минерального питания в различных агроэкоснстемах в типичном черноземе.

3. Доли вклада природных и антропогенных факторов, а также их сочетаний в колебания урожайности сельскохозяйственных культур, качества продукции и продуктивности агроэкосистем.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые для условий лесостепи Центрально-Черноземной зоны на основании многолетних стационарных исследований были установлены основные за-2

коиомерности формирования урожая и качества основных сельскохозяйственных культур, определены на количественном уровне доли вклада отдельных факторов п их взаимодействия в величину колебания урожайности, качества продукции н продуктивности различных видов полевых севооборотов, показано влияние различных агроэкосистем на динамику продуктивности сельскохозяйственных культур и плодородие типичного зернозема за многолетний период.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Полученные экспериментальные материалы могут быть использованы специалистами колхозов, совхозов, крестьянских (фермерских) хозяйств для разработки конкретных мероприятии по построению научно обоснованных севооборотов, обладающих устойчивой продуктивностью по годам, мероприятии, направленных на повышение плодородия почвы, принятия технологических и хозяйственных решений при выращивании сельскохозяйственных культур.

Разработки автора были использованы при подготовке «'Системы земледелия Курской области», Курск, 1981; «Системы ведения сельского хозяйства Курской области», Курск, 1985; Рекомендации по возделыванию сельскохозяйственных культур в колхозах и совхозах Курской области, Курск, 1981; Научно обоснованной системы ведения агропромышленного комплекса Курской области на XIII пятилетку. Курск, 1990.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 20 статьях и доложены на заседании ученого совета Курского НИИ агропромышленного производства, а также Ученого совета Почвенного института им. В. В. Докучаева, Всероссийской научно-производственной конференции «Актуальные проблемы почвозащитного земледелия и пути их решения» (Курск, 1988), зональных научно-практических конференциях «Севообороты и плодородие почв», (Белгород, 1988) и «Повышение плодородия почв и продуктивности полевых культур», (Тамбов, 1989), Международной конференции Географической сети опытов с удобрениями и другими агрохимическими средствами по проблеме: «Повышение плодородия почвы в современном земледелии с использованием удобрении п ресурсосберегающих технологии возделывания сельскохозяйственных культур», (Москва, 1996).

В.- 3

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа написана на русском языке, изложена на 242 страницах машинописного текста, иллюстрирована 67 таблицами и 34 рисунками, состоит из введения, 6 глав, выводов и предложений производству, списка использованной литературы, включающего 291 наименование в т. ч. 21 иностранное.

содержание работы

влияние основных природных и антропогенных факторов на урожайность и качество продукции растениеводства

(Обзор литературы)

Излагается ¡краткая история вопроса, делается 'обзор результатов исследований в нашей стране и за рубежом по определению влияния природных и антропогенных факторов аа плодородие почвы, продуктивность сельскохозяйственных культур, качество получаемой продукции.

На основании анализа состояния изученности данной проблемы были выдвинуты и обоснованы следующие теоретические предпосылки:

1. В ближайшей перспективе рост урожайности сельскохозяйственных культур будет идти за счет приемов и операций, направленных па наиболее полное использование биоклиматического потенциала местности. В связи с этим особую значимость приобретают исследования по изучению круговорота и баланса питательных веществ за длительный период.

2. Продуктивность агроэкосистемы зависит от целого ряда природных и антропогенных факторов, однако, исследований,- раскрывающих механизм совокупного влияния всех факторов и их сочетаний явно недостаточно.

3. Концептуальный подход при определении условий нормального функционирования различных агроэкосистем предполагает наличие нормативов по динамике их продуктивности, а также динамике гумуса н основных элементов минерального питания за многолетний период.

УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ. Данная работа является результатом обобщения экспериментального материала, полученного в многолетнем стационарном опыте по севооборотам Петрпнского опорного пункта Почвенного института им. В. В. Докучаева и Курского НИИ

агропромышленного производства, представленного различными видами полевых севооборотов, а также бессменными посевами озимой пшеницы, кукурузы на силос, гороха, люцерны и данными вегетационных опытов.

Чередование культур в севооборотах и система ■ удобрения в них:

СЕВООБОРОТ 1

1. Горох 2..Оз. пшеница

Сах. свекла ■—»—

Кукуруза

5. Ячмень

— без,удобрений

— навоз50 т/га

— без удобрений

— ХЗОРбОКбО

— без удобрений

— №0Р120К120

— без удобрений

— Х80Р70К70

— без удобрений ■—»— — последействие

СЕВООБОРОТ 3

1. Чистый пар —без удобрений —»— —навоз 20 т/га

2. Оз. пшеница —без удобрений —»— — ХЗОРбОКбО

3. Сах. свекла — без удобрений —»— — №0Р120К1'20

4. Кукуруза —без удобрений —»— — К8'0Р70К70

5. Ячмень —без удобрений —»— —.последействие

СЕВООБОРОТ 5

1. Клевер 1г —без удобрений —»— —.последействие

2. Оз. пшеница — без удобрений —»— - ХЗОРбОКбО

3 Сах. свекла — без удобрений —»— — №0Р120К120

4. Кукуруза — без удобрений

—»— — ШфР70К70

5. Ячмень + кл. —безудобрении —>— ¿И' — навоз 20 т/га

СЕВООБОРОТ 7

1. Вико-овсяная —без удобрений смесь — навоз 20 т/га

2. Оз. пшеница — без удобрений —»— — ХЗОРбОКбО

3. Сах. свекла — без удобрений —»— — Ы90Р120К120

4. Яр. пшеница — без удобрений —»— . — последействие

СЕВООБОРОТ 2'

1. Горох —без удобрений —»— — навоз 20 т/га

2. Оз. пшеница — без удобрений —»_ — ЫЗОРбОКбО

3 Сах. свекла —без .удобрении

—»- — Х90Р120К120

4. Кукуруза —без удобрений —»— — ОТЮР70К70

5. Оз. рожь — без ¡удобрений —»— — последействие

СЕВООБОРОТ 4

1. Кукуруза

2. Оз. пшеница

3. Сах. свекла —»■—

4. Кукуруза

— «ез удоорении

— навоз 20 т/га

— без удобрений

— ХЗОРбОКбО

— без удобрений

— №ОР120К120

— без удобрений

— ШОР70К70

5. Яр пшеница — без удобрений —»— —¡люрледейЬтвгег

СЕВООБОРОТ б

1. Клевер 1г —без удобрений —»— —.последействие

2. Оз. пшеница — без удобрений —»— — ХЗОРбОКбО

3 Сах. свекла — без удобрений

—»— — К90Р120К120

4. Кукуруза —без удобрений —»— — К80Р70К70

5. Яр. пшен-)-.кл —без'удобрений —»— — навоз 20 т/га

СЕВООБОРОТ 8

1. Клевер 2 г —без удобрений —»— — РЗОКЗО

2. Оз. пшеница —без удобрений —»— — ХЗОРбОКбО

3 Сах. свекла —без удобрений

—»— ' — №ОР120К120

4. Ячм. + кл — без удобрений

—»— — навоз 20 т/га

5. Сах. свекла — без удобрений 5. Клевер 1 г — без удобрений —>— —Л'90Р90К90 —>— —.последействие

Почвы опытного участка представлены черноземом типичным мощным тяжелосуглинистым среднегумусным. Распределение гумуса по почвенному профилю типично для пахотных черноземов: отмечается равномерное уменьшение его содержания вниз по профилю с 6,2% в слое 0—25 см до 2,4— 3.2% "а глубине 100 см. Плотность пахотного слоя составляет 1,05—1,10 г/см3, общая порозность — 58—63%, сумма поглощенных оснований — 32,9—33,9 мг-экв. на 100 г почвы, степень насыщенности почвы основаниями — 88,9—90,1%. Содержание подвижного фосфора (по Чирикову) составляет 10,1—14,5, обменного калия (по Масловой) — 16,8—19,0 мг/100 г почвы.

Анализ метеорологических условий показал, что годы исследований по температурному режиму, количеству осадков, условиям освещенности, а также по частоте встречаемости лет являются типичными для лесостепи Центрально-Черноземной зоны. По количеству осадков, выпавших в период вегетации сельскохозяйственных культур годы исследований были разбиты на три группы лет: нормальные по увлажнению годы, с влагообеспечепностыо близкой к средней многолетней (±10% от нормы) — 1964, 1969, 1972, 1974—1976, 1979, 1981, 1984—1987; влажные годы — 1965, 1973, 1977, 1978. 1980, 1982, 1988, 1990, 1991; засушливые годы — 1966— 1968, 1970, 1971, 1981, 1983, 1989, 1992.

Полевые работы на опытном участке проводились в лучшие агротехнические сроки с использованием районированных в области сортов и, в основном, тех же машин и орудий, которые применяется в производственных условиях.

В опыте учитывалась биологическая продуктивность сельскохозяйственных культур, динамика нарастания сырой массы и сухого вещества, динамика поступления питательных веществ в растения, а также вынос азота, фосфора и калия с урожаем.

После уборки на всех культурах определяли количество пожнивных и корневых остатков.

В опыте проводились следующие определения: влажность почвы — весовым методом (Роде, 1960); содержание азота, фосфора и калия в растениях — из одной навески мокрым озолением по методу Гинзбург-Щегловой, содержание белка б I

п зерне вычисляли умножением количества азота на коэффициент 5,7 (Петербургский, 1959).

В образцах зерна озимой и яровой пшенпиы определяли количество и качество клейковины стандартным методом (Казаков, 1967). Сахаристость корнеплодов сахарной свек-;|Ы — методом холодной дигестии с последующим просмотром на сахариметре СУ-2.

Агрохимические показатели почвы определяли следующими методами: гумус — по Тюрину в модификации Симакова (Бельчпкова, 1965), общий азот — по Кьельдалю-Иодль-бауэру (Турчин, 1965). Для определения форм азота была использована методика двухступенчатого кислотного гидролиза почвы с предварительным определением минеральных соединений азота (Шкоиде, Королева, 1964). Минеральный азот определяли по Коневу, легкогидролнзуемын — по Тюрину и Кононовой (Турчин, 1965), щелочногидролнзуемый азот — по Корнфнлду (Карпинский, Гаврплова, 1969), нитратный азот — колориметрически днеульфофеноловым методом Грандваля-Ляжу, аммонийный азот — колориметрически с реактивом Несслера (Турчин, 1965), нитрификационная способность почвы по методу Кравкова (Петербургский, 1959).

Общий фосфор определяли по Гинзбург и Щегловой (1963), подвижный фосфор — по Чнрикову (Хейфец, 1965) п по Францессону (Карпинский, Гаврилов, 1969), обменный калии — по Маеловнй (Важенин, 1965).

Для обработки экспериментальных данных многолетних полевых опытов применялись дисперсионный и регрессионный методы математического анализа (Доспехов, 1979), а также отдельные методические и математические нпоработки А. С. Фрида (1987).

Для определения зависимостей между продуктивностью сельскохозяйственных культур и фактами ее определяющими, был использован многофа<кторныи корреляционный анализ. При определении долен вклада факторов в величину колебаний урожайности сельскохозяйственных культур, качественных показателей урожая (сахаристости сахарной свеклы, содержания клейковины и белка в зерне озимой пшеницы и пр.) использовали .многофакторный дисперсионный анализ.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ИЗМЕНЕНИЕ СВОЙСТВ И РЕЖИМОВ ЧЕРНОЗЕМА

ТИПИЧНОГО В РАЗЛИЧНЫХ АГРОЭКОСИСТЕМАХ

РЕЖИМ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ. Наблюдения за динамикой влажности почвы показали, что чистый пар, так же как и занятые пары в течение вегетационного периода расходует почвенную влагу. В среднем за годы наблюдений осенние запасы влаги в почве под чистым паром были меньше вссенинх, и лишь в отдельные годы при весенних запасах влаги в слое 0—40 см меньше 100 мм осенние запасы влаги по чистому пару были больше, чем весной.

Запасы влапг в почве под занятыми парами ко времени их уборки часто снижались до влажности завядания. Однако при выпадении осадков в июле—августе в количестве, близком к норме, влажность почвы быстро восстанавливалась и к посеву озимой пшеницы накапливалась в достаточном количестве для получения нормальных всходов.

В среднем за годы исследований наиболее высокие запасы продуктивной влаги в слое почвы 0—40 см перед посе-воом озимой пшеницы были отмечены после чистого пара, который надежно обеспечивал получение хороших всходов озимой пшеницы в годы с различными погодными условиями и количеством осадков в осенний период (табл. 1).

Запасы доступной влаги в почве занятых паров были на 11,0—21,2 мм или 20,9—40,3% ниже, чем под чистым паром.

К началу весенней вегетации озимой пшеницы разница между запасами влаги по черному и занятым нарам сохраняется. - .. ,г\

При бессменном возделывании озимой пшеницы весенние запасы влаги в метровом слое почвы были на уровне запасов после парозанимающих культур.

В течение лета озимая пшеница использовала большое количество воды. Ко времени ее уборки содержание влаги в почве уменьшалось, часто достигая влажности устойчивого завядания. Разница в запасах влаги под озимой пшеницей по различным предшественникам в этот период еще сохранялась.

Запасы доступной влаги в метровом слое почвы перед посевом сахарной свеклы в звеньях с различными парозанимающими культурами выравнивались. То есть, влияние чистого пара на влажность почвы ограничивалось первой куль-

1. Запасы доступной влаги (мм) под озимой пшеницей сахарной свеклой в севоборотных звеньях «предшественник — озимая пшеница — сахарная свекла»

(Среднее за 1964—1990 годы)

Звенья севооборота Варианты удобрешшети Перед посевом озимой пшеницы 0—40 см Весной под озимой пшеницей 0—100см Перед уборкой озимой пшеницы 0—100см Перед посевом сахарной свеклы 0—100см

мм % к па. ро пому звену ЛП1 % к п а _ ровому звену мм % к паровому звену мм % к па. ровому звену

Чистый пар без удобренш" 52.6 100 158 100 62,2 100 146,3 100

с удобрениями 51,1 100 151 100 52,9 100 131,9 100

Горох без удобрении 35.5 67,4 152 96 54,0 87,8 135,7 92,8

с удобрениями 40,4 79,1 145 96 42,5 80,3 143,2 106,2

Кукуруза без удобренп 1 41,6 79,1 151 95 60,9 97,9 140,2 95,8

с удобрениями 39,1 76,5 147 97 52,7 99,6 136.8 101,4

Кливер 1 г. п. без удобрений 34,-1 65,0 146 92 52.8 84,9 154,8 105,8

г удобрениями 29,6 57.9 138 91 39,7 75,0 143.8 106 Г»

Вики-озсяная счес! без удобрений 33,7 64,1 141 91 51 7 83,1 153,4 108,3

с удобрениями 33, <3 66 1 114 95 48,1 91.0 149.3 110,6

Клевер 2 г. п. без удобрении 33,1 62,9 110 89 43,2 77,5 1 18,3 101,4

с удобрениями 34,0 66,5 151 100 43,4 91,4 142,7 105,7

турой севооборота — озимой пшеницей и не сказывалось на сахарной свекле.

АЗОТНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ. Наблюдения за динамикой гидролизуемого азота показали, что существенных различий в его содержании в кислотной вытяжке за вегетационный период по всем изучаемым культурам не обнаружено. Отмечается некоторое увеличение гидролизуемого азота под клевером одного года пользования с июля по сентябрь, что связано с наличием в почве после уборки клевера большой массы корней и; пожнивных остатков, которые усиливают биохимические процессы в почве.

Различий в содержании гидролизуемого азота под озимой пшеницей, идущей по разным предшественникам также не обнаружено. Состав гидролизуемого азота в почве зависел от выращиваемых культур. В чистом пару в состав гидролизуемого азота входило 50% минерального азота, под впко-овсяной смесью — 48%, под клевером — 37%, горохом — 29%, кукурузой — 25%.

Внесение органических и минеральных удобрений повышало фракцию гидролизуемого азота в почве, которая является ближайшим резервом азотного питания, растений.

Наблюдения за динамикой обменного аммония в почве под различными сельскохозяйственными культурами показали, что его содержание от веспы к осени уменьшалось по всем слоям почвы.

В период интенсивного поступления азота в растения наблюдалось значительное снижение содержания обменного аммония по всем культурам во всех слоях почвы. Это свидетельствует о том, что при интенсивном росте и энергичном поступлении азота в растения интенсивно идет процесс нитрификации.

Динамика нитратного азота в почве зависела от биологических особенностей растений, метеорологических услсКшй вегетационного периода, уровня удобренности и вида севооборота. (табл. 2).

В среднем за четыре ротации пятипольных севооборотов ко времени сева озимой пшеницы в пахотном слое почвы (0—40 см) содержалось нитратного азота: после кукурузы ■— 15—16; гороха — 28—29; впко-овсяной смеси — 31; клевера 1 года пользования 38—31; клевера 2 лет пользования ■— 36 кг/га.

Во влажные годы отмечалось максимальное накопление нитратов по всем парозанимающим культурам, в засушливые

годы запасы нитратного азота были минимальны. Во влажные, но холодные годы процесс нитрификации также снижался как и в засушливые годы.

Запасы нитратного азота в почве перед началом весенней вегетации озимой пшеницы после чистого пара и клевера одного и двух лет пользования были также выше, чем после остальных предшественников.

Ко времени сева сахарной свеклы разница в запасах нитратного азота в различных видах полевых севооборотов сохранялась. Большее количество нитратного азота в метровом слое почвы содержалось в севооборотах с клевером одного и двух лет пользования, а также с чистым паром. В севооборотах с кукурузой, горохом и вико-овсяпой смссыо запасы нитратного азота были на 7—28% ниже, чем в севообороте с чистым паром.

На удобренных вариантах ко времени сева сахарной свеклы во всех севооборотах запасы нитратного азота были в полтора-два раза выше, чем на вариантах без удобрении.

К уборке сахарной свеклы запасы нитратного азота во всех севооборотах выравнивались.

Исследования азотного режима почвы показали, что при длительном сельскохозяйственном использовании чернозема типичного в агроэкосистемах без травосеяния и внесения органических удобрений относительное содержание и запасы гумусовых веществ снижаются. Запасы общего азота в верхнем слое черноземов находятся в прямой зависимости от запасов гумуса (г = 0,75).

В агроэкосистемах с многолетними бобовыми травами, а также систематическим применением органических и минеральных удобрений содержание гумуса, общего и гндролизу-смых форм азота стабилизируется за счет накопления больших масс корневых и послеуборочных остатков, обогащенных азотом. Из этого следует, что баланс гумуса в почве находится в тесной взаимосвязи со структурой севооборота.

ФОСФАТНЫЙ РЕЖИМ ПОЧВЫ В РАЗЛИЧНЫХ АГРОЭКОСИСТЕМАХ. Наблюдения за изменениями фосфатного режима типичного чернозема в различных видах полевых севооборотов в течение пяти ротаций показали, что как на удобренных так и на не удобренных вариантах содержание подвижного фосфора (по Чирикову) увеличивалось от ротации к ротации. На вариантах без внесения удобрений запасы подвижного фосфора в слое почвы 0—40 см в конце пятой

И. ,

2. Запасы нитратного азота в почве под озимой пшеницей и сахарной свеклой в севооборотных звеньях ; «предшественник — озимая пшеница — сахарная свекла»

\ (Среднее ;за 1964—1990 годы)

Звенья севооборотов Варианты удобренности Перед посевом оз. пшеницы, 0—40 см Начало весеннем вегетации оз. •пшеницы. 0-100 см Перед посевом сах. свеклы, 0—100 см Перед уборкой сах. свеклы. 0—100 см

кг/га % к пар. звену кг/г а % к нар. звену кг/га % к пар. звену кг/га % к пар ■ звену

Чистый пар без удо'бренн и 73 100 84 103 50 100 8 100

с удобрениями 81 100 90 100 86 100 21 100

Горох •без удобрений 28 38 48 57 44 88 9 112

с удобрениями 29 36 64 71 73 85 18 86

Кукуруза без удобрений 15 20 27 32 36 72 9 112

с удобрениями 16 20 39 43 72 84 9 43

Клевер 1 г. п. ■без удобрений 38 52 69 82 73 146 13 162

с удобрениями 31 38 68 7 Г» 101 117 17 81

Вико-овсяная смесь без удобреш 1Н 31 42 57 68 42 84 14 175-

с удобрениями 31 38 50 56 80 93 11 52

Клевер 2 г. п. без удобрении 36 49 83 99 81 162 16 200

с удобрениями 36 44 116 129 104 121 32 152'

ротации севооборотов были на 28—123 кг/га выше по сравнению с исходным их содержанием.

Более высокие темпы накопления подвижного фосфора отмечались в севооборотах с многолетними травами (1,9—■ 4,2 кг/га в год) и чистым паром (3,9 кг/га в год); более низкие — в пропашных севооборотах (0,96—1,45 кг/га в год).

Внесение 4 т навоза и N40 Р50 К50 на гектар севооборотной площади в течение 30 лет повышало темпы накопления подвижного фосфора. Содержание его в слое почвы 0—40 см к концу пятой ротации севооборотов увеличилось на 201— 262 кг/га то есть ежегодное накопление подвижного фосфора составило 6,9—9,0 кг/га.

В агроэкосистемах с бессменным (в течение 30 лет) выращиванием сельскохозяйственных культур на вариантах без внесения удобрений запасы подвижного фосфора в слое почвы 0—40 см снижались па 171,7 кг/га (озимая пшеница), 81,9 кг/га (картофель), 6,9 кг/га (горох) в сравнении с исходными запасами.

Ежегодное внесение минеральных удобрений в дозе N45 Р60 К45 на бессменных посевах озимой пшеницы не предотвращало падение запасов подвижного фосфора. За 30 лет бессменного выращивания озимой пшеницы запасы его в слое почвы 0—40 см снизились на 23,7 кг/га.

•В агроэкосистемах с бессменным выращиванием гороха и картофеля ежегодное внесение минеральных удобрений в дозе N45 Р60 К45 незначительно повышало запасы подвижного фосфора в 0—40 см слое почвы.

Систематическое внесение органических и минеральных удобрений в течение 30 лет оказывало существенное влияние на фракционный состав минеральных фосфатов в почве. Так, содержание кислых и. свежеосажденных фосфатов типа Са-Р1 увеличилось в 8,1 мг/100 г в исходной почве до

18.4 мг/100 г в конце пятой ротации севооборота.

Содержание двухосновных фосфатов (Са-Р2) в пахотном

слое почвы за многолетний период несколько уменьшилось с

15.5 до 13,4 мг/100 г. В подпахотном же слое почвы содержание их увеличилось с 11,2 до 16,7 мг/100 г. Это было обусловлено значительным перемещением части минеральных удобрений вниз по профилю при глубокой вспашке в севообороте (под сахарную свеклу).

Количество фосфатов алюминия (А1-Р) в пахотном слое почвы за 30 лет уменьшилось с 7,6 до 3,4 мг на вариантах

без внесения удобрений и до 4,4 мг на удобренных вариантах, а фосфатов железа (Ре-Р) соответственно с 11,0 до 7,1 мг и 8 ,9 мг на 100 г почвы.

Анализ группового состава фосфатов но методу Чирико-ва-Шконде показал, что в результате длительного применения органических и минеральных удобрении фосфор аккумулировался, главным образом, в виде фосфатов 1 и 2 групп, определяемых в уксусной кислоте — 64% от общего накоплении в пахотном слое почвы.

КАЛИПНЫИ РЕЖИМ ПОЧВЫ В РАЗЛИЧНЫХ АГРО-ЭКОСИС'ГЕМАХ. За многолетний период (пять ротаций пятипольных севооборотов) содержание обменного калия (по Масловой) на вариантах без внесения удобрений оставалось приблизительно одинаковым с исходным его содержанием или несколько увеличивалось, несмотря па значительный вынос урожаями сельскохозяйственных культур. Это указывает на то, что поглощение калия сельскохозяйственными культурами проходило с вовлечением необменных его форм.

При систематическом внесении 4 т навоза и К50 на гектар севооборотной площади в течение пяти ротаций севооборотов запасы обменного калия в слое почвы 0—40 см достоверно увеличивались на 56—72 кг/га.

В агроэкосистемах с бессменным выращиванием сельскохозяйственных культур как на вариантах без внесения удобрений так и па удобренных вариантах динамика запасов обменного калия в слое почвы 0—40 см имела тенденцию к повышению.

Установлено, что па мощных черноземах калий, внесенный, с минеральными и органическими удобрениями быстро фиксируется почвой и в условиях периодически промывного водного режима не вымывается глубже подпахотного слоя почвы.

ДИНАМИКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ. За многолетний период (пять ротаций пятипольных севооборотов) в агроценозах с применением и без применения удобрений происходило заметное подкнеление типичного чернозема, имевшего исходную нейтральную реакцию. Изменение реакции почвенного раствора объясняется падением содержания подвижных форм кальция, которые собственно се и регулируют.

Серия вегетационных опытов с радиоизотопом Са45 подтвердили отмеченный в нолевых условиях факт подкисления 14

типичного чернозема при внесении минеральных, особенно азотпо-калийных, удобрений. В условиях вегетационного опыта рН сдвигалась в кислую сторону на 0,2, а гидролитическая кислотность увеличивалась на 0,8—1,2 мг-экв. на 100 г почвы.

Под влиянием известкования на типичном мошпом черноземе увеличивалось содержание подвижных форм кальция, в частности, водорастворимого и обменного, что способствовало снижению гидролитической кислотности на вариантах без внесения удобрений' в 2—3 раза, а на удобренных вариантах — в 1,3—1,5 раза.

Полученные экспериментальные данные подтвердили имеющиеся в литературе сведения о том, что минеральные удобрения способствуют вытеснению кальция из почвенного поглощающего комплекса в раствор тем самым увеличивая его подвижность.

Так, минеральные удобрения (максимальная доза Т\ТК) на произвесткованной почве увеличивали содержание водорастворимого кальция в 2—3 раза, на непроизвестковаииой почве — в значительно меньших количествах.

ДИНАМИКА АГРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ. Изучение типичного мощного чернозема целинных участков степи показало, что по разовым определениям в 1964, 1965, 1983 годах плотность почвы в слое 0—30 см составляла 0,93 —0,95 г/см н практически не менялась за период на блюде-, нпп. (Кузнецова, Старцев, 1990).

Низкое значение плотности чернозема целинных участков определяется высоким содержанием гумуса, мелкокомковато-зернистой структурой, равномерным распределением структурных отдельностей по размерам (87—93% агрегатов от 0,25 до 10 мм в диаметре) их высокой водопрочностью (72—86% агрегатов > 0,25 мм) и пористостью (46—18%).

Динамика плотиостп от весны к осени в течение одного вегетационного периода (1988 г.) или наоборот от осени предыдущего года к весне последующего (1986—1987) незначительна, как в пределах всего пахотного слоя, так и в отдельных его слоях.

Во все сроки определений наиболее уплотнена средняя часть (10—20 см) пахотного слоя. Ее плотность составляет 0,98—1,26 г/см3. Верхняя и нижняя части пахотного слоя имеют, как правило, более низкие значения плотности: 1,06— 1,19 г/см3 в слое 20—30 см и 0,93—1,20 г/см3 в слое 0—10 см.

То есть прослеживаются сезонные изменения плотности, связанные с обработкой и влажностью почвы.

Плотность подпахотных горизонтов почвы на глубине 30—35 см варьировала в пределах 1,10—1,17 г/см3, а на глубине 40—45 см в пределах 1,00—1,14 г/см3 и практически не отличалась от плотности целинного участка некосимой степи.

Определенных закономерностей в изменении плотности чернозема но годам исследований не наблюдалось.

Анализ структурного состава типичного чернозема (сухое просеивание) показал, что содержание глыбистой фракции (частицы с диаметром более 10 мм) в пахотном слое (0—30 см) увеличивалось от весны к осени с 19,6 до 47,4% Содержание фракции пыли (частицы менее 0,25 мм) во все срок» наблюдений составляло 1,8—5,7%. На долю фракции 0,25—10 мм приходилось 50,7—74,6%.

В подпахотном горизонте на глубине 30—45 см содержание фракции более 10 мм было ниже и составляло 16,5— 29,4%, содержание пыли ■— 3,4—9,1%, а на фракцию 0,25-^-10 мм приходилось 67,5—74,4%.

Такое же как и в горизонте А1 пахотных почв в распределение фракций отмечается и на заповедном участке некосимой степи в слое 0—30 см.

При,сопоставлении данных структурного состава типичного чернозема с плотностью сложения была найдена зависимость между последней и величиной глыбистой фракции. При содержании глыбистой фракции менее 30% плотность сложения пахотного горизонта, как правило, не превышает значении оптимальной плотности (1,2 г/см3). При увеличении содержания глыбистой фракции более 30% плотность сложения возрастала до 1,21—1,35 г/ом3.

Полученная закономерность позволяет сделать вывод о том, что деградация структуры типичных черноземов ЦЧЗ в результате интенсивного сельскохозяйственного использования при любой влажности почвы выражается не распылением, а увеличением глыбистости, сокращением доли наиболее ценных в агрономическом отношении фракций размером от 0,25 до 10 мм, что приводит к усилению неравномерности распределения структурных отдельностей и увеличению плотности сложения.

Плотность пахотного слоя почвы в различных видах полевых севооборотов колебалась от 0,90—0,96 г/см3 в севооборотах с многолетними бобовыми травами до 0,97—1,07 г/см3 в севооборотах с кукурузой и чистым паром.

16 I

В севооборотах с многолетними травами одного и двух лет пользования сложения почвы, было более рыхлое (пористость 64,0%) по сравнению с севооборотами с кукурузой и чистым паром 61,8 и 62,0 соответственно.

В бессменном чистом пару до осенней его обработки плотность пахотного слоя почвы (0—20 см) была невысокой и составляла 1,05—1,15 г/см. На глубине'же 20—25 см отмечалось наличие уплотненной прослойки (плотность 1,19— 1,26 г/см3) типа плужной подошвы, что связано с ежегодной вспашкой на одну и ту же глубину. Глубже но профилю плотность сложения уменьшалась и составляла 1,07—0,97 г/см3.

При бессменном выращивании озимой пшеницы, плотность пахотного слоя (до осенней обработки) была несколько ниже, чем под чистым паром и составляла 1,02—1,16 г/см3. Уплотнение на глубине 20—25 см выражено слабее.

Наиболее высокая плотность пахотного слоя почвы наблюдалась под бессменным посевом гороха, где она достигала 1,14—1,26 г/см3.

Влияние внесения минеральных удобрений на плотность почвы под бессменными посевами не отмечалось.

ДИНАМИКА И БАЛАНС ГУМУСА. Наблюдения за динамикой гумуса в 0—40 см слое чернозема типичного в течение 25 лет показали, что содержание его во всех изучаемых севооборотах на вариантах без внесения удобрений снижалось от ротации к ротации (табл. 3). Падение содержания гумуса за 25 лет колебалось от 0,17—0,35 абсолютных процента в севооборотах с многолетними бобовыми травами до 0,43—0,47% в севооборотах с горохом, кукурузой, чистым паром н вико-овсяной смесью.

Внесение в течение пяти ротаций пятипольных севооборотов (25 лет) 4 тонн навоза и минеральных удобрений в дозе N40 Р50 К50 на гектар севооборотной площади способствовало стабилизации содержания гумуса на исходном уровне в зернотравянопропашном севообороте с 20% многолетних бобовых трав и достоверно увеличивало (на 0,07 абсолютных процента) содержание гумуса в севообороте с 40% насыщением многолетними бобовыми травами (Рис. 1).

В зернопронашном, зернопаропропашном и пропашных севооборотах внесение навоза и минеральных удобрений не предотвращало падения гумуса, в этих севооборотах содержание его достоверно уменьшалось по сравнению с исходным состоянием на 0,38—0,49 абсолютных процента.

Регулирование баланса гумуса в почве происходит за счет пополнения органического вещества, поступающего в виде растительных остатков (корни, жнивье, опавшие листья) и органических удобрений. Существуют большие различия между отдельными культурами по содержанию сухого вещества н азота в урожае основной продукции, корневых и пожнивных остатках.

В среднем за год в севооборотах с бобовыми травами на 1 гектар севооборотной площади в вариантах без удобрений поступало 32,0—35,2 ц органических остатков с содержанием в них 47,5—45,2 кг азота. На вариантах с внесением органических и минеральных удобрений эти показатели соответственно возрастали до 35,8—39,6 ц и 56,1—54,4 кг/га. Значительно меньше органических остатков накапливалось в зер-нопропашных севооборотах без бобовых трав (22,2—30,2 на вариантах без внесения удобрений и 25,6—33,5 кг/га на удобренных вариантах).

Принимая коэффициент гумификации растительных остатков равным 0,20, можно считать что количество сухого вещества, поступившее в почву с растительными остатками, восполняет потери гумуса лишь на 35—40%, то есть новообразование гумусовых веществ только за счет растительных остатков не может компенсировать потери гумуса при возделывании однолетних культурных растений без внесения удобрений.

За пять ротаций пятипольных севооборотов (25 лет) пополнение запасов гумуса в почве за.счет растительных остатков п навоза составило 48,2 т/га в зернопропашном, 42,8 т/га в зернопаропроиашном, 46,5—46,8 в пропашных севооборотах п 47,9—49,8 т/га в севооборотах с многолетними бобовыми травами.

В агроэкосистемах без внесения удобрений дефицит гумуса за 5 ротаций пятипольных севооборотов (25 лет) колебался от — 17,8 т/га в пропашном севообороте с 40% сахарной свеклы до 19,4 т/га в зернопаропропашном севообороте.

В севооборотах с многолетними бобовыми травами дефицит гумуса снизился до — 14,5—7,1 т/га.

Ежегодное внесение 4 т навоза и N40 Р50 К50 на гектар севооборотной площади позволило получить положительный баланс гумуса только в севообороте с 40% многолетних бобовых трав (+2,9 т/га).

Для получения же уравновешенного баланса гумуса ежегодный приход органического вещества должен соответство-18

3. Динамика содержания гумуса в почве в различных видах полевых севооборотов.

Содержание гумуса (%) в слое почвы 0—40 см

Севообороты Варианты удо'брешшстн на начало 1-й ротации (1968 год) на конец 5-й ротации (1992 год) разница

Зернопаропропашпой без удобрений 6,03 5,56 —0,47

с удобрениями 6,09 5,71 —0,38

Зернопропашной без удобрений 6,04 5,60 —0,44

с удобрениями 6,09 5,64 —0,45

Пропашной (40% кукурузы. без удобрений 6.03 5,57 —0,46

20%еа.харной свеклы) с удобрениями 6.07 5,58 —0,49

3 ер но т р а в ян о цр о п а шн о й без удобрений 6,04 5,69 —0,35

(20% мн. трав) с удобрениями 6,08 6,04 —0,04

Пропашной (40% сахарной свеклы, без удобрений 6,04 5,61 —0,43

20% кукурузы) с удобрениями 6,08 5,62 —0,46

Зернотравянопропашной без удобрений 6,04 5,87 •—0.17

(40% мн. трав) с удобрениями 6,08 6,15 -4-0,07

Сопержгюю гумуса, У.

| Варианта без упобрекий

6.1 -|

■ I 6. 0

5. 9

5, в -(

' I

5,7 1

6, 6

5'51 •

'я--— -к

Качало 1й Конев 1й Конец 2й Конец Зй Конец 5й рогата ротации ротации ротации ротации

-> Ротации

e.i 1

6, о -j

5,9 -j

5'в 1

b.T'V • i

5,6 |

5, 5

Уйоврэкпыг варианта

I I I I ' I

Начало lis Конец 1ft Конец Sis Конец Зй Конец 5ft

ротации poraiosi ретам-о; ротации pc: uioi

-> Porasss

1 ЗоркопрсозапоЛ -------- - 3iF«onaponponsz2ioft

_•_•„.„._._•_•_•_ ЗеркоТ1Х*В5П10яраяаяяой (205! |ш. -Tves) _.._.._.._.._.,_.. Ч10У. Tpcs)

Рис. 1. Дипёммма ссве|аашп гунуса a разгосц.'ио csusx иог.ошх сезоойоротоа

вать количеству, которое за это время минерализуется в почве, то есть в зерносвекловичных севооборотах без многолетних бобовых трав ежегодная компенсационная доза навоза должна составлять 8,5—9,5 т/га. В зерносвекловичных севооборотах с многолетними бобовыми травами компенсационная доза навоза равна 2,6—2,9 т/га.

БАЛАНС АЗОТА. Расчеты показали, что во всех изучаемых агроэкосистемах без применения удобрений складывался дефицитный баланс азота. Причем в пропашных севооборотах по мере прохождения ротаций ежегодный дефицит азота увеличивался: в севообороте с 40% кукурузы с 55,1 кг в первой ротации до 60,9 кг конце пятой; в севообороте с 40% сахарной свеклы.— соответственно с 57,1 кг до 76,0 кг. В зернопаропропашном и зернопропашных севооборотах в многолетнем цикле ежегодный дефицит баланса азота начиная со второй-третьей ротации стабилизировался на уровне 60 кг/га.

В зернотравянопропашных севооборотах особенно с двумя полями многолетних бобовых трав с повышением их урожайности резко проявляется положительная роль трав (табл. 4).

Внесение 4 т навоза и N40 на гектар севооборотной площади снижало дефицит баланса азота на 20,8—32,9%.

Введение в севооборот многолетних бобовых трав (20%) па фоне применения удобрений уменьшало напряженность баланса азота на 6,0 кг/га в сравнении с зернопропашными севооборотами и на 15,1 кг/га в сравнении с пропашным севооборотом, имеющем в структуре 40% сахарной свеклы и 20% кукурузы.

Насыщение же севооборота многолетними бобовыми травами до 40% на удобренном фоне способствовало получению практически уравновешенного баланса азота.

Анализ продуктивности различных агроэкосистем, выраженной в центнерах кормовых единиц и баланса азота показал, что на типичном мощном черноземе продуктивность агроценоза в 60—70 ц/га кормовых единиц основной продукции можно получать при среднегодовом дефиците азота 40— 50 кг/га.

БАЛАНС ФОСФОРА. Баланс фосфора в агроэкосистемах без применения удобрений выявил ежегодный его дефицит за пять ротаций в размере 25—33 кг/га. Более высокая мобилизация почвенных фосфатов отмечалась в севооборо-

тах с многолетними бобовыми травами, а также в зернопро-пашном севообороте с горохом (31—33 кг/га). Менее напряженно дефицит фосфора складывался в севооборотах с чистым паром (29,3 кг/га) и пропашных севооборотах (28—25 кг/га), что связано с их более низкой продуктивностью (табл. 5).

Ежегодное внесение 4 т навоза и Р50 на гектар севообо^ ротной площади способствовало получению положительного баланса фосфора при этом в почве ежегодно накапливалось от 14 до 21 кг/га'Р2 05.

БАЛАНС КАЛИЯ. Данные по балансу калия в различных видах полевых севооборотов выявили ежегодный его дефицит в размере 79—106 кг/га. Наибольший дефицит калия наблюдался в севообороте с'двумя полями сахарной свеклы — 106,5 кг/га. В зерпопропашном севообороте (60% зерновых).дефицит калия находился в пределах 88—95 кг/га. Менее напряженный дефицит калия складывался в зернотравя-попропашном севообороте с 40% многолетних трав н в пропашном севообороте с 40% кукурузы — 79,9 и 79,5 кг/га со-" ответственно (тг-бл. 6).

Ежегодное внесение калия в дозе 50 кг/га не обеспечивало в полной мере потребности в нем растений. Дефицит ка- ■ лня на удобренных вариантах снижался до 42—78 кг/га, недостающее же количество калия использовалось растениями из почвенных запасов.

ЗАВИСИМОСТЬ УРОЖАИНОСТИ И КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА ОТ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ ФАКТОРОВ

ПАРОЗАНИМАЮЩИЕ КУЛЬТУРЫ. В условиях лесостепи ЦЧЗ главное требование к парозанимающим культурам сводится к организации более ранней их уборки и максимально-возможному накоплению влаги за период от уборки парозанимающей культуры до посева озимой пшеницы.

Внко-овсяная смесь на зеленый корм и сено, горох на зерно, кукуруза на зеленый корм п ранний силос, ' клевер первого года пользования в занятых парах способны давать довольно высокие урожаи, что является резервом укрепления кормовой базы для животноводства и повышения продуктивности севооборотов.

Выход кормовых единиц с 1 гектара посева в среднем за годы исследований составил: у кукурузы — 60,2; у клевера 1 года пользования — 39,5; у вико-овсяной смесн — 22

4. Среднегодовой баланс азота в пахотном слое почвы в различных агроэкосистемах, кг/га.

Севообороты . '

Ротации севооборотов зернопро-лашной зернопаро-пропашпой пропашной 40% кукурузы, 20% с/свеклы зерпотра-вянопро-пашнои 20% мн. трав и-ронашноп 40% еах. свеклы, 20% кукурузы зернотра. вянопро-пашноп 40% мн. трав

1. (1968—1972 гг.) —46,0 ' —62,6 —55,1 —52,5 —57,1 —29,8

—41,2 —48,5 —41,4 —32,7 —41,8 . —2,6

2. (¡973—1977 гг.) —60,1 —64,2 —47,9 —49,4 ^63,6 —38,0

—43,5 —42,1 —45,3 — 17,4' —52,7 — 1,9

3. (1978—1982 гг.) • —69,3 —75,9 >—56,9 —43,3 —65,2 —29,2

—57,0 —45,5 —37,3 —42,7 —51,1 —3,1

4. (1983—1987 гг.) —60,2 —60,0 —54,8 —64,2 —62,6 —30 2

—36,7 —52,8 —33,2 —53,0 —48,9 , 4-11,1

5. (1988—1992 гг.) —62,0 —59,0 —60,9 —58,4 —76,0 —43,2

—31,4 —36,3 —45,6 —34,1 —60,7 —4,8

Среднее —59,5 —64,3 —55,1 —53,6 —64,9 —34,1

—41,9 —45,0 -40,6 —35,9 . <—51,0 —4,9

Примечание: верхняя ст,рок»— варианты без удобрений, нижняя — удобренные варианты.

5. Среднегодовой балансФосфорав пахотном слое почвы £ /3 различных агроэкбсистемах, кг/га.

Севообороты

Ротации севооборотов зернопро-паишой зернопаро-лропашной пропашной 40% кукурузы, 20% с/свеклы зернотра-вянопро-пашной 20% мн. трав пропашной 40% сах. свеклы, 20% кукурузы зернотра. вянопро-пашной 40% мн. трав

1. (1968— 1972 гг.) —33,9 —32,0 —35,1 —28,1 —26,6 — 14,7

+ 17,1 + 16,1 + 14,3 + 24,8 + 20,7 + 37,4

2. (1973—1977 гг.) —28,9 —24,6 —21,7 —27,3 —23,7 —36,5

+ 15,9 + 16,5 + 19,0 +26,0 + 12,6 + 22,7

3. (1978—1982 гг.) —30,7 —36,7 —22,2 —31,9 —22,5 —34,2

4-15,9 + 23,1 + 26,2 +21,5 + 11,4 + 12,5

4. (1983—1987 гг.) —29,3 —23,9 —26,8 —28,9 —22,9 —34,8

+ 20,8 + 18,6 + 21,2 + 18,7 + 17,6 + 15,1

5. (1988—1992 гг.) —33,6 —29,4 —34,8 —45,2 —30,8 —27,5

+ 15,1 + '23,7 +9,1 + 1,7 + 5,6 + 17,5

Среднее —31,3 —29,3 —28,1 —32,3 —25,3 —29,5

за 5 ротаций + 16,9 + 19,6 + 17,9 + 18,5 + 13,6 +21,0

Примечание: верхняя строка» — варианты без удобрений, нижняя

— удобренные варианты

6.. Среднегодовой баланс калия в пахотном слое почвы в различных агроэкосистемах, кг/га.

Севообороты

Ротации севооборотов зернопро-пашной зернопаро-пропашиой пропашной 40% кукурузы, 20% с/свеклы зернотра-вянопро-иашной 20% мн. трав пропашной 40% сах. свеклы, 20% кукурузы зерпотра. вянопро-пашной 40% мп. трав.

1. (1968—1972 гг.) 71,5 —69,6 —67,3 —63,8 —86,7 —44,0

—41,1 —33,9 —29,8 —14,4 —36,3 —2,7

2. (1973—1977 гг.) —87,8 — 132,9 —75,2 —81,2 — 119,7 —

—49,7 —87,7 —45,5 —43,1 — 108,5 —

3. (1978—1982 гг.) — 104,8 — 116,6 — 104,7 — 125,0 — 147,6 — 110,0

—76,3 —47,4 —49,0 —57,7 — 116,2 — 110,0

4. (1983—1987 гг.) —69,7 —49,6 —55,0 —58,2 —64,3 —80 8

—29,1 —24,4 —24,9 —31,5 —60,6 —40,5

5. (1988—1992 гг.) — 109,4 —99,3 —95,5 — 112,3 — 114,0 —85,1

-56,5 —49,7 —68,4 —79,0 —69,4 —54,3

Среднее 88,6 —93,6 —79,5 —88,1 — 106,5 —79,9

за 5 ротаций —50,5 —48,6 —42,7 —45,1 —78,2 —51,8

Примечание: верхняя строка — варианты без удобрении, нижняя — удобренные варианты

30,2; у клевера 2 лет пользования — 27,9 и у гороха — 26,2 ц/га. Внесение 20 т/га навоза повышало продуктивность парозанимающих культур на 10—30%.

Обеспеченность кормовой единицы протеином составила: у кукурузы — 35 г, у гороха — 142 г, у внко-овсяной смеси — 144 г, у клевера —• 176 г.

ОЗИМАЯ ПШЕНИЦА. Продуктивность озимой пшеницы за годы исследований в наших опытах колебалась в широких пределах и зависела от метеорологических условий года, предшественников и удобрений (табл. 7).

На величину урожайности озимой пшеницы существенное влияние оказывала влагообеспеченность в критические периоды ее роста и развития. Наибольшую потребность в воде озимая пшеница испытывает в осенний период своего развития (август—сентябрь) и весной в фазу «выход в трубку — цветение». Зависимость урожайности озимой пшеницы от осадков, выпавших в эти периоды вегетации была существенной и характеризовалась коэффициентами корреляции, равными 0,54—0,75 соответственно.

На территории Центрально-Черноземной зоны тепло не является лимитирующим фактором для роста и развития большинства сельскохозяйственных культур. Прямой зависимости между теплообеспеченностью вегетационного периода озимой пшеницы и ее продуктивностью не обнаружено. Однако тепловой режим периода вегетации опосредовано, 1 через влагообеспеченность, улучшая или ухудшая последнюю, оказывал влияние на величину урожайности и качество зерна озимой пшеницы. ,

Эффективность различных предшественников озимой пшеницы находилась в прямой зависимости от условий увлажнения года. Так, в нормальные по увлажнению п влажные годы на удобренных вариантах урожайность озимой пшеницы по занятым парам была равна пли даже превышала урожайность ее по чистому пару. Это связано с полеганием озимой пшеницы в севообороте с чистым паром.

В засушливые годы урожайность озимой пшеницы по чистому пару была на 14—28% па вариантах без удобрений и на 11—23% на удобренных вариантах выше, чем по занятым парам.

Внесение минеральных удобрений под озимую пшеницу в дозе N30 Р60 К60 увеличивало ее урожайность по занятым парам на 5,1—9,1 ц/га, а по чистому пару лишь на 2,3

7. Урожайность озимой пшеницы в различные по увлажнению годы, ц/га

Предшественник озимой пшеницы Вариант Средняя ность за у рожа й-14 лет Влажные годы Нормальные по увлажнению годы Засушливые годы

ц/га % к ч.пару ц/та % к ч. пару ц/га % к ч. пару ц/га % к ч пару

Чистый пар Без удобрений 38,9 100 40,1 100 46,5 100 29,4 100

С удобрениями 41,2 100 41,1 100 46,4 100 36,0 100

Горох Без удобрений 35,6 91,5 37,6 93 8 44,6 95,9 25,2 85,7

С удобрениями 41,0 99,5 45,3 110,2 46,6 100,4 32,1 89,2

Кукуруза Без удобрений 30,6 78,7 30,7 76,6 39,3 84,5 21,2 72,1

С удобрениями 39,7 96,4 44,8 109,0 46,7 100,6 27,6 76,7

Клевер 1 г. и. Без удобрений 35,2 90,5 40,1 100 42,7 91,8 25,2 85,7

С удобрениями 40,4 98,1 44,9 109,2 46,5 100,2 31,9 88,6

Вико-овсяная смесь Без удобрений 31,8 81,7 37,7 94,0 38.1 81,9 23,2 78,9

С удобрениями 38,8 94,2 46,3 112,6 45,2 97,4 29,0 80,6

Клевер 2 г. и. Без удобрений 33,2 85,4 40,1 100 39,1 84,1 24,2 82,3

С удобрениями 38,3 93,0 45,9 111,7 44,0 94,8 28,8 80,0

ц/га. Низкая эффективность минеральных удобрений, внесенных под озимую пшеницу в чистом пару, связана с полеганием, и вследствие этого недобором зерна.

Наблюдения за динамикой урожайности озимой пшеницы в течение пяти ротаций пятипольных севооборотов показали, что при систематическом выращивании озимой пшеницы в севооборотах по хорошим предшественникам, она имела тенденцию к росту (рис. 2). Рост урожайности озимой! пшеницы за 1 год (в соответствии1 с уравнениями регрессии) составил: по гороху —0,44, чистому пару — 0,25, кукурузе — 0,66, клеверу первого года пользования — 0,09, вико-овся-иой смеси 0,47, клеверу двух лет пользования — 0,79 ц/га.

Урожайность озимой пшеницы при бессменном выращивании в течение 30 лет имела тенденцию к снижению. Нормативы снижения урожайности составили: па варианте без внесения удобрений — 47 ц/га; на удобренном варианте — 0,57 ц/га за один год.

Лучшим предшественником озимой пшеницы во все годы исследовании был чистый пар. Хорошими предшественниками в занятом пару являются клевер одного года пользования, горох на зерно, вико-овсяная смесь на зеленый корм и сено. Менее цепные предшественники — кукуруза па силос и клевер двух лет пользования.

Анализ влияния природных и антропогенных факторов на продуктивность озимой пшеницы показал, что изменения се урожайности в опыте па 46,5% обусловлены воздействием сложившихся погодных условий, на 16,3% — влиянием минеральных удобрений и на 15,1% связано с выращиванием различных видов полевых севооборотов.

Влияние взаимодействия факторов на варьирование урожайности было менее существенным. Так, эффект от взаимодействия погодных условий и севооборота составил 4,3%, погодных условий и удобрений — 3,8%, факторов «севооборот» и «удобрение» ■— 2,7%.

В среднем за годы исследований (пять ротаций пятипольных севооборотов) более качественное зерно озимой пшеницы было получено в севообороте с чистым (черным) и занятым клевером паром. Зерно озимой пшеницы в этих севооборотах было более выполнено, имело более высокую на-, туру и абсолютную массу, чем в севооборотах с горохом, вико-овсо.м, кукурузой, клевером двух лет пользования и особенно в бессменном посеве.

Содержание белка, клейковины, физические качества зерна озимой пшеницы, выращиваемой бессменно были значительно ниже по сравнению с посевом ее по чистому пару. Так, если по чистому пару содержание белка составило ¡1,5%, сырой клейковины 29,9%, натура 765 г, абсолютная масса 39,3 г, то в бессменном посеве — соответственно 9,2%, 21,9%, 732 г, 36,4 г.

На содержание клейковины в зерне озимой пшеницы существенное влияние оказывало количество нитратногго азота в период возобновления весенней вегетации (г = 0,83), количество осадков, выпадающих в мае—июле (г = 0,74), величина ГТК. мая—июля (г = 0,80).

Внесение минеральных удобрений повышало содержание белка в зерне озимой пшеницы на 0,2—0,9 и клейковины на 0,7—3,4 абсолютных процента и снижало зависимость этих показателей от погодных условий.

САХАРНАЯ СВЕКЛА. Продуктивность сахарной свеклы в северо-западной части Центрально-Черноземной зоны определяется целым рядом факторов, наиболее существенными из которых являются: севооборот, удобрение, метеорологические условия.

При изучении зависимости колебания продуктивности сахарной свеклы от метеорологических условий установлено, что наибольшее влияние на изменение урожайности корнеплодов оказывали госадкн, .(выпавшие в период «посев— появление первой пары настоящих листьев» (г=0,53—0,82) и «смыкание листьев в междурядьях — начало отмирания нижних листьев» (г = 0,67—0,87).

Внесение минеральных удобрений в дозе N90 Р120 К120 снижало зависимость урожайности сахарной свеклы от осадков, выпавших в критические периоды ее развития.

В наших опытах наблюдалась обратная связь между суммой среднесуточных температур и урожайностью сахарной свеклы. В годы с суммой среднесуточных температур за период вегетации (141—170 дней) более 2500°С урожайность корнеплодов была ниже, чем в годы с суммой менее 2500°С.

Наиболее сильное влияние на величину урожайности корнеплодов оказывал температурный режим периода «смыкание листьев в междурядьях — уборка». Оптимальная сумма среднесуточных температур для сахарной свеклы в этот период находилась в пределах 756—1075°С, с увеличением ее выше Ю75°С урожайность корнеплодов снижалась.

УротаЯность, ц/га

65 60 H 55 50 • 45 ■ 40 35 30 25 ■ 20 • 15 10

вез упосрешя

V« ¿fc'r? + о. ZSri

1-1-i-1-1-1-r~l-1-Г-Г—!-1--peroral

1965 19SG 19ST i985 1969 WO S 971 1972 1973 1574 1970 1979 Í9îA £965

65 ■ 60 • 55 ■ 50 45

чо -

35 -

го гз • го ■

13 -

С .УИОСрШИйИЯ

v • \v

/ \/ - ^ ^¿гг-в^

I """Î ' I —i-i-;-Г-—I-Г-1-Г—I-Г>Пки

SSC5 19S6 19Ö7 1933 1539 1970 19?1 i912 1973 1974 i 579 1979 1E&* 1539 .

- озимая usí-isa по чистек/ пару

- 6ecœ;:-3ô& оосгз озиной самое;-«

В отличие от урожайности содержание сахара в корнеплодах находилось в прямой зависимости от суммы эффективных температур периода интенсивного сахаронаконле-ппя. Увеличение суммы эффективных температур в период «смыкание листьев в междурядьях — уборка» па каждые КГС увеличивало содержание сахара в корнеплодах па 0,11%.

Изменение количества фотоспнтетпчески активной ради-анип, поступающей за вегетационный период по годам приводило к колебаниям продуктивности сахарной свеклы. Эта зависимость была обратной и характеризовалась коэффициентами корреляции равными — 0,58—0,77 н зависимости от вида севооборота.

Сахаристость же корнеплодов находилась в прямой связи с количеством фотоспнтетпчески активной радиации периода интенсивного сахароиакоплення (август—сентябрь).

Оценка продуктивности сахарной свеклы, выращиваемой в различных звеньях севооборотов, выявила высокую эффективность минеральных удобрении при их систематическом внесении.

В среднем за 14 .тот урожайность сахарной свеклы при ежегодном внесении N90 Р120 К120 увеличивалась па 67—90 и/га пли 18—27% в зависимости от вида севооборота.

Эффективность минеральных удобрений находилась в прямой зависимости от влагообеспечепиостп посевов сахарной свеклы. Во влажные годы прибавка урожая корнеплодов от внесения N90 Р120 К120 в среднем составила 79 ц/га, в нормальные по увлажнению годы — 76 ц/га и в засушливые годы 73 ц/га (табл. 8).

Наблюдения за динамикой урожайности сахарной свеклы за пять ротаций севооборотов показали, что как на вариантах без внесения минеральных удобрений, так и на удобренных вариантах имелась тенденция ее увеличения.

Нормативы ежегодного увеличения урожайности сахарной свеклы составили: при выращивании ее в севообороте с чистым паром 6,87 ц/га; при выращивании в севооборотах с запятыми парами 0,55—4,75 ц/га.

Содержание сахара в корнеплодах зависело от азотного режима почвы, складывающегося под сахарной свеклой, который в свою очередь определялся видом севооборота и уровнем удобрснностн.

Более высокое содержание сахара (19,0—19,5%) отмечено в корнеплодах сахарной свеклы, выращиваемой в се-

8. ¡Урожайность корнеплодов сахарной свеклы й в различные ,по увлажнению годы, ц/га.

Предшественник -озимой пшеницы Вариант Средняя урожайность за 14 лет Влажные годы Нормальные по увлажнению годы Засушливые годы

ц/га % к ч. пару ц/га % к ч. пару ц/га % к ч. пару Ц/га % к ч. пару

Чистый пар Без удобрений 384 100 457 100 367 100 363 . 100

С удобрениями 455 100 521 100 436 100 433 100

Горох Без удобрений 346 90 424 93 333 91 315 87

С удобрениями 435 96 522 100 428 98 393 91

Кукуруза Без удобрений 345 90 422 92 334 91 316 87

С удобрениями 434 96 503 96 419 96 405 94

Клевер 1 г. п. Без удобрений 373 97 462 101 355 97 345 95

С удобрениями 446 98 533 102 421 97 414 96

Вико-овес Без удобрений 335 87 439 96 313 85 307 84

С удобрениями 411 90 508 97 399 92 372 86

Клевер 2 г. п. Без удобрений 372 97 433 95 356 97 337 93

С удобрениями 441 97 521 100 411 94 403 93

вооборотах с горохом, кукурузой, вико-овсяной смесью (й первая и вторая свекла), то есть в тех севооборотах, где азотный режим складывался более напряженно. Запасы нитратного азота в метровом слое почвы перед посевом сахар-нон свеклы здесь составили 36—44 кг/га.

В севооборотах же с чистым паром и клевером одного и двух лет пользования,' где запасы нитратного азота были выше (50—81 кг/га), корнеплоды сахарной свеклы содержали меньшее количество сахара.

На удобренных вариантах во всех изучаемых севооборотах запасы нитратного азота перед посевом сахарной свеклы были в полтора-два раза выше в сравнении с вариантами, где удобрения не вносились. Это привело к снижению сахаристости корнеплодов на 0,4—0,9%.

Однако, за счет более высокой урожайности сахарной свеклы на вариантах с большими запасами нитратного азота (в севооборотах с чистым паром, клевером одного и двух лет пользования, а также удобренные варианты во всех изучаемых севооборотах) сбор сахара с одного гектара посева был па 13,3—20,8% выше.

Анализ влияния природных и антропогенных факторов на продуктивность сахарной свеклы в опыте показал, что изменения урожайности корнеплодов на 43,2% обусловлены воздействием сложившихся погодных условий, на 25,8% — влиянием минеральных удобрений и на 4,1% связано с выращиванием сахарной свеклы в различных видах полевых севооборотов.

Взаимодействие факторов «погода» и «севооборот», «погода» п «удобрение», а также «севооборот» и «удобрение» не оказывало существенного влияния на колебания урожайности сахарной свеклы.

Сахаристость корнеплодов — величина более стабильная, она зависела от меньшего количества факторов. Здесь 66,3% изменений обусловлено погодными условиями, 3,6% уровнем удобренности и 2,5% — видом севооборота. Влияние взаимодействия факторов было незначительным.

ЯРОВЫЕ ЗЕРНОВЫЕ (яровая пшеница, ячмень). Продуктивность яровых зерновых культур подвержена значительным колебаниям по годам, и зависела от уровня удобренности, предшественника, метеорологических условий года. Абсолютная величина взаимодействия между этими факторами рассчитанная по алгоритмам Ф. Иейтса составила 1,4—1,1 ц/га.

Продуктивность ячменя во все годы исследовании (14 лет) была выше продуктивности яровой пшеницы: на вариантах без применения удобрений на, 5,5—6,3 ц/га, на удобренных вариантах на 8,3—8,1 ц/га.

Кукуруза, как предшественник яровых зерновых культур обеспечивала более высокий их урожай в сравнении с сахарной свеклой. В среднем за 14 лет урожайность ячменя, высеваемого по кукурузе была на 2,0—1,4 ц/га выше урожайности ее по сахарной свекле, урожайность яровой пшеницы, соответственно на 2,8—1,2 ц/га. Это связано, главным образом, с условиями водного режима, сахарная свекла сильнее иссушает почву и па большую глубину, чем кукуруза.

Минеральные удобрения, внесенные под предшествующие культуры, оказывали существенное влияние на продуктивность яровых зерновых культур, повышая их урожайность ячменя — на 22—26%; яровой пшеницы — на 17—25%.

Величина колебания урожайности яровых зерновых культур в значительной степени зависела от влагообеспеченпос-тп в критические периоды их роста и развития. Для яровых зерновых культур таким периодом является «кущение — выход в трубку», который в среднем за годы исследований наступал во второй половине мая — начале июня.

Зависимость между осадками, выпавшими в этот период, и урожаями яровых зерновых культур выражалась коэффициентами корреляции, равными: 0,79—0,55 для ячменя и 0,58—0,54 для яровой пшеницы.

Дисперсионный анализ общего массива данных показал, что величина урожайности яровых зерновых культур в наших опытах на 52,9—54,3% определялась воздействием сложившихся погодных условии, па 22,8—17,1% влиянием уровня удобрепности, на 6,6—11,6% размещением в севообороте.

Влияние взаимодействия факторов па варьирование урожайности было незначительным.

ПРОДУКТИВНОСТЬ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОЛЕВЫХ СЕВООБОРОТОВ. Оценка продуктивности различных видов полевых севооборотов проводилась по выходу с одного гектара пашни: зерна, кормовых единиц, переварнмого протеина.

Данные многолетних стационарных исследований показали, что в условиях лесостепи ЦЧЗ наиболее высокий выход зерна с одного гектара пашни обеспечивают зернопропашные севообороты (60% зерновых) с горохом. Выход зерна в этих 34

севооборотах был на 20,4—25,3% выше, чем в севообороте с чистым паром.

При одинаковой структуре севооборота (40% зерновых) замена ячменя (первый севооборот) озимой рожью (второй севооборот) снижала выход зерна с 1 га пашни на 4,9—5,5% за счет более низкой продуктивности озимой ржи.

В зернотравянопроиашных севооборотах при одинаковой структуре замена ячменя (севооборот 5) яровой пшеницей (севооборот 6) снижала выход зерна с одного гектара пашни па 0,7—0,8 ц.

В севооборотах с вико-овсяной смесыо, кукурузой, а также клевером одного и двух лет пользования, имеющих в структуре 40% зерновых, выход зерна был на 9,7—26,9% ниже, чем в севообороте с чистым паром.

Выход же кормовых единиц с гектара севооборотной площади в севооборотах с занятыми парами был на 1,1 —11,1% выше в сравнении с севооборотом с чистым паром.

Внесение органических и минеральных удобрений увеличивало выход зерна с 1 га севооборотной площади на 21,3— 33,0%, кормовых единиц — на 21,4—36,1%, переваримого протеина — па 10,9—44,9%.

Поскольку изучаемые севообороты были развернуты во времени и в пространстве, имелась возможность оценить продуктивность- севооборотов в зависимости от метеорологических условий года.

Продуктивность севооборотов, выраженная в центнерах кормовых единиц на 1 гектар пашпи, по годам колебалась: па вариантах без удобрений от 52,9 в 1968 году до 92,2 ц в 1973; на удобренных вариантах от 65,8 в 1972 году до 126 ц в 1973 году. Снижение продуктивности севооборотов наблюдалось в засушливые годы (1968, 1970, 1972) в основном за счет снижения урожаев кукурузы и яровых зерновых культур, то есть севооборот не устраняет полностью отрицательного действия погодных условий на продуктивность сельскохозяйственных культур.

Расчет экономической эффективности показал, что в условиях лесостепи ЦЧЗ экономические показатели севооборотов с парозанимающими культурами выше, чем в севообороте с чистым паром.

Экономические расчеты подтверждают низкую эффективность двухлетнего использования клевера. В этом севообороте стоимость валовой продукции и величина чистого дохода

была даже несколько ниже, чем в севообороте с чистым паром.

Замена ячменя п зернотргвянопропашном севообороте на яровую пшеницу, а в зернопронашном на озимую рожь снижала общую продуктивность севооборотов за счет более низкой урожайности этих культур. Однако, более высокая закупочная цена на яровую пшеницу и озимую рожь обеспечила более высокую стоимость валовой продукции, чистый доход и уровень рентабельности в этих севооборотах.

Несмотря па высокую продуктивность (по выходу кормовых единиц с 1 гектара севооборотной площади) пропашного севооборота с 40% сахарной свеклы и вико-овсяной смесыо в качестве парозанимающей культуры вследствие высокой трудоемкости выращивания сахарной свеклы и значительным снижением ее урожайности во втором поле резко снижаются экономические показатели. Это свидетельствует о нецелесообразности насыщения севооборотов сахарной свеклой до 40%.

Наибольший экономический эффект от применения минеральных удобрений получен в пропашных севооборотах, что связано с высокой отзывчивостью сахарной свеклы и кукурузы на удобрения.

Самая низкая окупаемость дополнительных затрат на удобрения получена в севооборотах с чистым паром и многолетними травами 2-х лет пользования.

обоснование возможностей управления урожайностью, качеством продукции и плодородием почвы.

При исследовании парных корреляционных связей между продуктивностью различных видов полевых севооборотов и факторами, влияющими на эти показатели с пошаговым исключением статистически недостоверных членов было установлено, что на величину продуктивности агроэкосистем наиболее сильное влияние оказывают следующие факторы:

П — условия погоды (сумма осадков, сумма эффективных температур, гидротермический коэффициент, сумма фотосинтетическп активной радиации периода вегетации сельскохозяйственных культур);

У — удобрения (уровень удобрснпостн);

С — структура севооборота.

Результаты многофакторного дисперсионного анализа показали, что изменения продуктивности различных агро-экосистем на 38,2% обусловлены структурой севооборота, на 16,5% — влиянием минеральных и органических удобрений, и на 10,6% воздействием сложившихся погодных условии.

Влияние взаимодействия факторов на варьирование продуктивности было незначительным. Так, эффект взаимодействия факторов «структура севооборота» н «погодные условия» составил 6,8%, взаимодействие структуры севооборота и удобрении — 3,2%, а погодных условий и удобрений — '1,6%.

Стабильность эффекта от фактора «структура севооборота» и наличие взаимодействия его с условиями погоды и удобрениями свидетельствуют о целесообразности оптимизации структуры посевных площадей, подбора культур к местным условиям, применения оптимальных норм удобрений для культур, составляющих севооборот.

Включение в севооборот культур с различными биологическими свойствами является не только фактором повышения устойчивости его продуктивности, но и средством более эффективного использования почвенно-климатпческих и хозяйственных ресурсов.

Монокультура, в отличие от севооборота, представляет собой биоценоз одной культуры, при бессменном выращивании которой идет одинаковое постоянное воздействие на почву, поэтому продуктивность и устойчивость такой агроэко-снстемы снижается. В наших опытах бессменное выращивание зерновых, пропашных и зернобобовых культур в течение 30 лет приводило к значительному снижению их продуктивности по сравнению с возделыванием в севообороте.

Как уже отмечалось выше, внесение удобрений повышает продуктивность севооборотов на 21,4—36,1%, однако, вследствие того, что их эффективность в различные по метеорологическим условиям годы различна (в отдельные годы эффект от внесения удобрении отсутствует) удобрения не стали фактором, повышающим устойчивость агроэкоспстем к неблагоприятным условиям. Продуктивность севооборотов на вариантах с внесением органических и минеральных удобрений в годы проведения эксперимента варьировала в большей степени (У=13,2—23,3%) чем на вариантах, где удобрения не вносились (У=12,5—22,6%).

Основной целыо математической обработки было определение функций, отражающих количественную связь про-

дуктивности агроэкосистем с факторами, оказывающими существенное влияние на ее величину.

Регрессионный анализ дополнил предыдущие выводы конкретными величинами вклада факторов в продуктивность севооборотов, исходя из следующей системы уравнений регрессии:

д=42,б+15,85С+8,768У + 2,541П+2,522С2— 1.322У2— —0,512П2+5,546СУ + 0,865СП-Ъ0,453УП (1^ = 0 91)

где — продуктивность севооборота, ц/га кормовых единиц;

С, П, У — структура севооборота, погодные условия, удобрения в кодированных значениях.

Используя полученные уравнения можно расчитать ожидаемую продуктивность различных севооборотов на разных уровнях удобренности в зависимости от сочетания факторов погоды, а также выявить влияние любого из рассматриваемых факторов при постоянстве других.

Помимо этого, методы статистического моделирования позволяют выявить и проанализировать долю вклада погодных условий и звеньев системы земледелия (удобрения, севооборот) в изменение урожайности, качества продукции и продуктивности агроэкоснстем в целом.

ВЫВОДЫ

1. Па типичном мощном черноземе ЦЧЗ основными лимитирующими факторами роста урожайности сельскохозяйственных культур являются обеспеченность их влагой и питательными веществами. Минеральные и органические удобрения остаются мощным средством повышения урожайности всех культур севооборота. Внесение N40 Р50 К50 и 4 т навоза па гектар севооборотной площади повышает продуктивность севооборота на 21—36%.

2. Занятые пары в условиях северо-западной части ЦЧЗ служат дополнительным средством повышения продуктивности севооборотов, резервом укрепления кормовой базы для животноводства. Включение в севооборот занятых паров позволяет дополнительно получать 26—60 центнеров кормовых единиц с гектара. Наиболее продуктивными парозанимающими культурами являются: клевер одного года пользования, внко-овсяная смесь на зеленый корм и сено, горох па зерно.

3. Предшественники озимой пшеницы оказывают существенное влияние на водный и пищевой режимы. Более высокие запасы продуктивной влаги и нитратного азота в пахотном слое почвы ко времени посева озимой пшеницы накапливались в поле чистого пара. Введение занятых паров снижает запасы продуктивной влаги в почве на 21—37%. Роль чистого пара как влагонакопителя в большинстве лет ограничивалась озимой пшеницей. Влияние чистого пара на накопление питательных веществ в почве сказывалось и на сахарной свекле.

4. Эффективность предшественников озимой пшеницы находится в тесной связи с условиями увлажнения. Во влажные и нормальные по увлажнению годы урожайность озимой пшеницы по занятым парам была практически равна урожайности ее по чистому пару. В засушливые годы урожайность озимой пшеницы по чистому пару на 4,7—10,8 ц/га превышала урожайность ее по занятым парам.

5. Различные предшественники оказывают существенное влияние на качество зерна озимой пшеницы. Более высокое содержание белка и клейковины в зерне озимой пшеницы обеспечивается при размещении ее по чистому пару (11,5 и 29,9% соответственно). В севооборотах с занятыми парами содержание белка было на 0,4—1,9, а клейковины на 2,7— 5,2 абсолютных процента ниже.

6. Во влажные "и нормальные по увлажнению годы урожайность сахарной свеклы практически не зависела от вида пара. В засушливые годы размещение сахарной свеклы в севообороте с чистым паром увеличивает урожайность на 11 — 18% в сравнении с выращиванием ее в севооборотах с занятыми парами.

7. При правильной агротехнике и высокой окультуренно-сти полей (в частности отсутствии засоренности многолетними сорняками) севообороты с занятыми парами экономически более выгодны. Включение в севооборот парозанимающих культур повышает выход кормовых единиц на 1,1—11,1%, протеина — на 9,3—34,3%, условно чистый доход на 2—27% в сравнении с севооборотом с чистым паром.

8. Длительное систематическое выращивание сельскохозяйственных культур в научно-обоснованных севооборотах способствует повышению их продуктивности от ротации к ротации. Нормативы увеличения урожайности за один год составили: озимой пшеницы — 0,25—0,30 ц/га; сахарной свеклы — 6,80—7,80 ц/га.

Динамика урожайности сельскохозяйственных культур при бессменном их возделывании за многолетний период имеет тенденцию к снижению. Нормативы снижения урожайности озимой пшеницы за один год составили 0,47—0,57; гороха — 0,48—0 53; кукурузы — 0,82—1,70; картофеля — 3,47—2,83 ц/га.

9. Устойчивость продуктивности севооборотов связана с налипнем в их структуре культур разных биологических групп, способных наиболее эффективно использовать ресурсы окружающей среды. Суммарная продуктивность сельскохозяйственных культур, выращиваемых в севообороте, в меньшей степени зависит от факторов погоды, так как недобор урожая отдельных культур в годы неблагоприятные для их роста,. коппенснруется увеличением урожайности других культур, для которых' погодные условия складываются благоприятно. Так если', доля участия факторов погоды в колебании урожайности озимой пшеницы составила 46,5%, сахарной свеклы — 43,2%, то в колебании продуктивности зе-рпосвекловнчных севооборотов в целом — лишь 10,6%.

10.-Многолетнее сельскохозяйственное использование типичного зернозема в агроэкосистемах как с применением так и без применения удобрений приводит к снижению содержания подвижных форм кальция, что в свою очередь способствует подкисленшо почвы, имеющей исходную нейтральную реакцию.

11. Деградация структуры типичных черноземов ЦЧЗ в результате интенсивного сельскохозяйственного использования при любой влажности почвы выражается не распылением, а увеличением глыбистости, сокращением доли наиболее ценных в агрономическом отношении фракций размером от 0,25 до 10 мм, что приводит к усилению неравномерности структурных отдельностей и увеличению плотности сложения.

12.: В севооборотах, с научно-обоснованным чередованием культур содержание подвижного фосфора (по Чирикову) увеличивалось от ротации к ротации. Более высокие темпы накопления подвижного фосфора отмечались в севооборотах с многолетними травами (1,9—4,2 кг/га в год) и чистым паром (3,9 кг/га в год), более низкие — в пропашных севооборотах — 0,96—1,45 кг/га в год.

Внесение 4 т навоза и Р50 на гектар севооборотной площади ;повышало. темпы накопления подвижного фосфора до 6,9—9,0 кг/га в год.

В агроэкосистемах с бессменным (в течение 30 лет) выращиванием сельскохозяйственных культур на вариантах без внесения удобрении запасы подвижного фосфора в слое почвы 0—40 см снижались в сравнении с исходными запасами. Ежегодное внесение минеральных удобрений в дозе N45 Р60 К45 не предотвращало падение содержания подвижного фосфора в этих агроэкосистемах.

13. При длительном сельскохозяйственном использовании типичного чернозема содержание обменного калия на вариантах без внесения удобнений достоверно не изменилось в сравнении с исходным его содержанием, несмотря на значительный вынос урожаями сельскохозяйственных культур. Это указывает на участие необменпых форм калия в питании растений.

Внесение 4 т навоза и К50 на гектар севооборотной площади в течение пяти ротаций пятипольных севооборотов повышало запасы обменного калия в слое почвы 0—40 см на 56—72 кг/га.

14. Во всех изучаемых агроэкосистемах без применения удобрений складывался дефицитный баланс азота, который составил 55,1—64,9 кг/га.

Внесение 4 т навоза и N50 на гектар севооборотной площади снижало дефицит баланса азота до 40,6—51,0 кг/га.

Введение в севооборот многолетных бобовых трав (20%) на фоне применения удобрений снижало напряженность баланса азота на 5—7 кг/га. Насыщение же севооборота многолетними бобовыми травами до 40% способствовало получению практически уравновешенного баланса азота.

15. Баланс фосфора в агроэкосистемах без применения удобрений выявил ежегодный его дефицит за пять ротаций в размере 25—33 кг/га. Более высокая мобилизация почвенных фосфатов отмечалась в севооборотах с многолетними бобовыми травами, а также зсрнопропашном севообороте с горохом (31—33 кг/га). Менее напряженно баланс фосфора складывался в зернопаропропашном и пропашных севооборотах, что связано с их более низкой продуктивностью.

Ежегодное внесение 4 т/га навоза и фосфорных удобрений в дозе 50 кг на гектар севооборотной площади обеспечивает получение положительного баланса фосфора, при этом в почве ежегодно накапливалось от 14 до 21 кг/га Р2 05.

16. Типичные мощные черноземы обладают значительными запасами природного калия. Однако, в условиях интен-

сивкого земледелия и высокого выноса калия урожаями сельскохозяйственных культур складывался отрицательный его баланс в почве. В агроэкосистемах без применения удобрений за пять ротаций севооборотов ежегодный дефицит калия составил 79—106 кг/га.

Внесение калия в дозе 50 кг/га севооборотной площади снижало дефицит калия до 42—78 кг/га, недостающее же его количество использовалось растениями из почвенных запасов.

Истощение почвенных запасов и наличие дефицитного баланса калия в районах интенсивного свеклосеяния вполне устранимо при увеличении его доз до 100—120 кг/га.

17. При длительном сельскохозяйственном использовании (25 лет) типичного чернозема в агроэкосистемах без травосеяния и внесения органических удобрений относительное содержание гумуса в пахотном слое почвы снижалось на 0,43—0,47 абсолютных процента.

Ежегодное внесение 4 ¿г/га навоза н N40 Р50 К50 на гектар севооборотной площади не предотвращало надеине гумуса, содержание его в этих агроэкосистемах достоверно уменьшилось на 0,38—0,49 абсолютных процента.

При введении в севооборот многолетних бобовых трав (без внесения удобрений) падение содержания гумуса за 25 лет составило 0,17—0,35 абсолютных процента. А внесение 4 т/га навоза и N40 Р50 К50 на гектар севооборотной площади способствовало стабилизации содержания гумуса на исходном уровне в севообороте с 20% многолетних бобовых трав и увеличивало его содержание на 0,07% абсолютных процента в севообороте с 40% многолетних бобовых трав.

Существенных изменений в содержании и составе гумусовых веществ, извлекаемых 0,1М №4 Р2 07 Рн7 и 0,1н N3011, при различном сельскохозяйственном использовании типичного чернозема не обнаружено.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

В Условиях северо-западной части ЦЧЗ в основу построения высокопродуктивных севооборотов должен быть положен принцип плодосмена с тем, чтобы учитывая асинхрон-ность колебания продуктивности отдельных сельскохозяйственных культур, включенных в севооборот повышалась стабильность продуктивности агроэкосистемы в целом.

2. Эффект от введенных севооборотов в полной мере начинает проявляться только со второй ротации, когда в результате снстематическогго научно-обоснованного чередования определенных культур или их групп севооборот приобретает свойства агроэкосистемы. Длительное их функционирование повышает продуктивность и эффективность вносимых удобрений от ротации к ротации, способствует повышению плодородия почвы.

3. При построении системы удобрений в севооборотах следует использовать балансовый метод учитывать собственные источники поступления питательных веществ (корневые и пожнивные остатки, продукты симбиотической деятельности многолетних бобовых трав, малоценную в кормовом отношении солому). Дозы органических и минеральных удобрений следует дифференцировать в соответствии со структурой севооборота.

4. В северо-западной части ЦЧЗ под чистый пар следует отводить не более 8—10% площади пашни, для гарантированного получения семян озимой пшеницы хорошего качества и как эффективной меры борьбы с многолетними сорными растениями на сильнозасоренных полях, когда система занятых паров не в состоянии выполнить эту задачу.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Эффективность плодородия мощных черноземов в условиях интенсификации сельскохозяйственного производства // Технология возделывания зерновых и кормовых культур па эродированных землях Курской области. Научные труды, т. XV, Выпуск 4, 1979, с. 16—24 (соавт. Музычкин Е. Т., Ка-хута Н. Al.).

2. Предшественники озимой пшеницы в Курской области / ЦНТИ, 1980. с. 1—4 (соавт. Кахута В. М.).

3. Рекомендации по возделыванию сельскохозяйственных культур в колхозах и совхозах Курской области. Курск, 1981 (в соавторстве).

4. Система земледелия Курской области. Курск, 1981 (в соавторстве).

5. По лучшим предшественникам // Сельские зори 1981, № 5. с. 8—12 (соавт. Кахута В. М.).

6. Внесение минеральных удобрений «в запас» / Курск ЦНТИ, 1984. (соавт. Кахута 13. М.).

7. Влияние парозанимающих культур и чистого пара па продуктивность озимой пшеницы и сахарной свеклы / Курск, ЦНТИ, 1987 с. 1—4, (соавт. Маслова 3. С.).

8. Влияние различных видов цолевых севооборотов на продуктивность сахарной свеклы / Курск, ЦНТИ, 1989 с. 1—4 (соавт. Маслова 3. С.).

9. Научно-обоснованная система ведения агропромышленного комплекса: Курской области на XIII пятилетку, Курск, 1990 (в соавторстве).

10. Сидеральные пары / Курск, ЦНТИ, 1992 с. 1—4.

11. Севообороты крестьянских (фермерских) хозяйств // Научно-технический информационный сборник. № 39, Курск, 1992, с. 1—9.

12. Сроки и способы внесения удобрений в почву // Научно-технический информационный сборник. № 39 Курск, 1992, с. 9—16.

13. Исследование зависимостей между показателями гумусового состояния, азотным режимом и урожайностью сахарной свеклы на черноземе // Бюллетень Почвенного института, выи. 50, М., 1992, с. 64—65 (соавт. Когут Б. М., Фрид А. С.).

14. Влияние предшественников, удобрений и метеорологических условий на качество зерна озимой пшеницы // Зерновые культуры, № 1, 1996, с, 7—9.

15.. Введение и освоение севооборотов в хозяйствах Курской области // Рекомендации, Воронеж, (в печати).

16. Питательный режим почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур на мощных черноземах Курской области // Земледелие (в печати).

17. Влияние чистого и различных видов ендерального пара на урожайность, качество продукции и плодородие почвы //'■Химия в сельском хозяйстве (в печати).

18. Влагообеспеченность и урожай . сахарной свеклы в различных звеньях севооборотов // Земледелие (в печати).

19. Динамика эффективного плодородия типичного чернозема в различных агроэкосистемах в условиях Курской области // Агрохимия (в печати).

20. Зависимость урожайности корней сахарной свеклы от доз органических и минеральных удобрений на черноземе типичном ЦЧЗ // Актуальные вопросы производства и переработки сахарной свеклы и задачи кадрового обеспечения отрасли. Курск. 1996, с. 9—11.

Сдано в набор 3.09.96 г. Подписано в печать 12.09.96 г. Формат 60x84'/16 Бумага типографская.

Печать высокая. Усл. п. л 2,55. Тираж 100.

Заказ 2275.

Курская гортилография, ул. Ленина, 77,

Информация о работе

Лазарев, Владимир Иванович
доктора сельскохозяйственных наук
Курск, 1996
ВАК 06.01.01

Автореферат

Влияние основных природных и антропогенных факторов на режимы и свойства типичного чернозема, уровень урожайности и качество продукции полевых культур в условиях лесостепи ЦЧЗ - тема автореферата по сельскому хозяйству, скачайте бесплатно автореферат диссертации

Похожие работы