Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ЧЕРЕДОВАНИИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ В УСЛОВИЯХ СТЕПИ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ЧЕРЕДОВАНИИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ В УСЛОВИЯХ СТЕПИ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОПРОМЫШЛЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи ЧЕРЕНКОВ Виктор Васильевич

УДК 631.582 : 633.1 :631.452(470.32)

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ЧЕРЕДОВАНИЙ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ И УРОЖАЙНОСТЬ В УСЛОВИЯХ СТЕПИ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЫ

(06.01.01 — общее земледелие)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

МОСКВА — 1986

¿Шед^&Яс

Диссертационная работа выполнена в ордена Трудового Красного Знамени Научно-исследовательском институте сельского хозяйства Центрально-Черноземной зоны имени В. В. Докучаева в 1977—1983 гг.

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, доцент А. Ф. Витер.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки РСФСР, доктор сельскохозяйственных наук, профессор С. А. Воробьев; кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Б. Г. Береснев.

Ведущее предприятие — Белгородский сельскохозяйственный институт.

Защита состоится 1986 года

в/^гУ» часов на заседании Специализированного совета К-120.35.07 Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва И-550, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТСХА.

Автореферат разослан

ви^^бсЛ*'С— 1986 года.

Ученый секретарь Специализированного совета

доктор биологических нау! Крастина

\

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В «Основных направлениях социально-экономического развития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года» отмечено, что важнейшими задачами в земледелии являются всемерное повышение плодородия почв и урожайности полевых культур, дальнейший рост производства зерна, кормов и другой продукции на основе применения зональных научно обоснованных систем ведения хозяйства. Перед системой земледелия стоит двойная задача — получить наибольшее количество продукции с единицы площади при наименьших затратах и обеспечить прогрессивное повышение плодородия почвы.

Особенностью развития сельского.хозяйства ЦентральноЧерноземной зоны на современном этапе являются высокие темпы интенсификации. Создание государственных, колхозных и межхозяйственных животноводческих объединений, спецхо-зов, концентрация и специализация полеводства являются неотъемлемой составной частью интенсивного ведения сельского хозяйства черноземных областей.

Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют, что интенсификация и специализация земледелия вносят новые элементы в теорию севооборотов. При этом повышается важность биологических особенностей культур и их воздействие на почву.

Изменение структуры агроценозов в связи со специализацией земледелия и их близкородовой насыщенностью обуславливает необходимость разработки приемов и обоснование факторов, изменяющих плодородие почвы, уровень ее биологических процессов и динамизм формирования урожая чередующихся культур.

Изучение данных вопросов имеет непосредственное отношение к обоснованию научных основ чередования культур в севооборотах различной направленности, позволяет определить параметры насыщения севооборотов зерновыми колосовыми культурами.__

рабо! ц^щш^цц ^подолом государствен-

Представленная

НАУЧНАЯ Г/ИПОТЕКА Моск. свльо.о>лг. *кгдемии им. К. А Тимирязева

ной проблемы «Разработать научные основы и принципы построения специализированных севооборотов для ЦЧЗ». Государственная регистрация № 0182 3 028183. Выполнена в соответствии с тематическим планом проведения научных исследований отдела земледелия НИИСХ ЦЧП им. В. В, Докучаева в течение 1977—1983 гг.

Цель и задачи исследований. Цель исследований — изучить влияние различных зерновых культур и условий их возделывания на плодородие обыкновенных черноземов, их биотический потенциал и определить оптимальное чередование зерновых культур, обеспечивающее наибольшую их продуктивность и стабильность урожая.

В задачу исследований входило изучить:

1. Влияние различного чередования зерновых культур и минеральных удобрений на закономерности формирования питательного режима почвы, накопление и расход влаги, засоренность посевов.

2. Роль озимой пшеницы, ячменя и их различных чередований в накоплении подвижных компонентов гумуса в почве, и в формировании плодородия почвы.

3. Изменение химического состава корневых остатков зерновых культур от условий возделывания и их влияние на эффективное плодородие и биологическую активность почвы.

4; Изменение урожайности и качества зерна зерновых культур при их различном чередовании и степени видовой насыщенности в звене севооборота. Эффективность зерновых звеньев севооборота.

Научная новизна исследований. Определена целесообразность применения и эффективность звеньев севооборота насыщенных зерновыми колосовыми культурами для специализированных хозяйств. Разработаны условия чередования зерновых колосовых культур. Установлена зависимость эффективного и потенциального плодородия почвы от способа и условий чередования зерновых культур в севообороте. Доказано, что при соотношении зерновых и незерновых культур как 2 : 1 на черноземных почвах лучше регулируются процессы минерализации и гумификации растительных остатков по сравнению с плодосменом, в котором преобладают процессы разложения и образования излишнего количества легкоподвижных форм азота. Насыщение звеньев севооборота до 67% зерновыми колосовыми культурами повышает продуктивность использования растениями ресурсов эффективного и стабилизации потенциального плодородия почвы.

Практическая ценность работы. Разработаны вопросы совершенствования чередования культур в специализированных севооборотах, построенных по принципу плодосмена. Установлена совместимость озимой пшеницы с горохом, кукурузой на

силос, овсом; ячменя — с озимой пшеницей, овсом, горохом и кукурузой на зерно; несовместимость озимой пшеницы с ячменем. Определена агротехническая возможность и целесообразность повторных посевов озимой пшеницы и ярового ячменя — не более 2 лет. Доказано, что при насыщении звеньев севооборота зерновыми колосовыми культурами устойчивая и максимальная продуктивность получена при 67% их содержания в структуре посевов.

Реализация результатов исследований. На основе результатов исследований разработаны рекомендации, представленные на НТС МСХ РСФСР, включенные во Всесоюзные рекомендации по севооборотам, вошедшие в Систему ведения сельского хозяйства Воронежской области на 1986—1990 гг., Систему земледелия Докучаевского ОПХ (1983). Материалы исследований используются в лекциях на ФПК по научным основам чередования культур в севооборотах Центрально-Черноземной зоны. Рекомендации производству внедрены автором в хозяйствах Таловского (1981—1983 гг.) и Кантемнров-ского (1984—1985 гг.) районов Воронежской области.

Апробация работы. Результаты исследований были доложены и получили положительную оценку на научно-производственной конференции НИИ Юго-Востока. (Саратов, 1980), на конференции профессорско-преподавательского состава Воронежского СХИ, на областной конференции молодых ученых, на заседании Ученого Совета НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева (1981), на совещании Всесоюзного координационного Совета по севооборотам (Уфа, 1982), на зональном научно-методическом совещании по севооборотам в НИИСХ им. В. В. Докучаева (1983), на общеияститутском проблемно-теоретическом семинаре НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева (1984).

Объем и структура диссертации. Диссертация написана на русском языке, изложена на 160 страницах машинописного текста, иллюстрирована 44 таблицами, 5 графиками и состоит из введения, 8 глав, выводов, рекомендаций производству, списка литературы (322 наименования, в т. ч. 10 иностранных авторов), приложений 12.

Место, условия и методика проведения исследований. Объектом исследований были культуры 2-х стационарных опытов: бессменные посевы озимой пшеницы, ячменя, гороха, кукурузы на зерно (опыт заложен Л. К. Свиридовым и ведется с 1971 г.) и 29 схем севооборотов с короткой ротацией (опыт заложен автором и ведется с 1976 г.). Севообороты развернуты во времени и пространстве, площадь делянки 170 м2, по-вторность опыта 4-кратная.

Опыты заложены на обыкновенном легкоглинистом средне-мощном черноземе. В пахотном слое почвы содержится гумуса по И. В. Тюрину — 7,2%, общего азота по И. В. Тюрину —

0,409%, фосфора и калия по К. Е. Гинзбургу — 0,334% и 1,8%, Са— 35 мг, сумма поглощенных оснований — 71,8 мг. экв. на 100 г абсолютно сухой почвы, рН солевой — 7,1-

Агротехника возделывания культур в опытах общепринятая-'для хозяйств Воронежской области. Минеральные удобрения (нитрофоска) вносили согласно схемам опытов иод каждую культуру севооборота под основную обработку почвы. В опытах высевали районированные сорта зерновых культур.

Исследования проводили согласно существующим методикам, принятым в опытах по общему земледелию и растениеводству, полевым и лабораторным методами. Влажность почвы определяли методом высушивания, чштратный азот — по Грандваль-Ляжу, аммиачный азот — реактивом Неслера, подвижный фосфор и обменный калий —по Чирикову. В воздушно сухих образцах определяли подвижные гуминовые кислоты по Н. А. Панковой (I960), водорастворимый гумус по И. В. Тюрину, нитрифицирующую способность почвы по С. П. Крав-кову. Биологическую активность почвы определяли следующими" методами: интенсивность накопления аминокислот и разложение льняного полотна — методом аппликации (Е. Н. Ми-шустин, 1963); численность основных физиологических групп почвенных микроорганизмов по методике ВНИИСХ микробиологии; ферментативную активность почвы — унифицированным методом Л. Ш. Галстяна (1978). Учет корневых остатков проводили методом отбора почвенных монолитов по Н. 3. Станкову. Растительные образцы анализировали методами X. Н. Поченок и Л. В. Петербургского. ¿Математическую обработку экспериментальных данных проводили методом дисперсионного аиализа (Б. Л. Доспехов, 1973) на ЭВМ «МИР-1».

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Озимая;пшеница в различных чередованиях с зерновыми культурами. Исследованиями установлено, что чередование озимой пшеницы с зерновыми колосовыми культурами не приводит к ухудшению условий ее произрастания. Так, при введении в двухпольное чередование горох — озимая пшеница третьей культуры — ячменя — запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы увеличиваются на 23%, в слое 0—150 см на 18%. От введения кукурузы на зерно соответственно на 29% и на 19%. В четырехпольном севообороте в сравнении с двухпольем накопление влаги к посеву озимой пшеницы составило: в метровом слое 18%, в полуметровом—21%. Подобная закономерность отмечается в звене с кукурузой на силос (табл. 1).

С расширением и изменением состава чередующихся культур изменяется коэффициент водопотребления (Кв). В звене

Таблица 1

Показатели плодородия почвы в посевах озимой пшеницы на фоне ^Р«4Кбо (1978-1981 гг.)

Продуктивная влага в слое почвы 0—150 см. мм с S о V ^ At ?! <*"» СО В среднем за вегетацию в слое почвы 0—40 см Засоренность noce вов в среднем за

о • I вегетацию, шт/м1

Чередование культур посев весеннее ку- н « а я К*«} о о я л о So -a5?® fe о г; . о о я _ в «s® ж ÍI 5 о 3 . ° -1 i c¿ . А* ? к н и •fre и 5 5 3 - 8 * * о я О Я Н г, « о всего в т. ч. много-

щение й ч я о С. со — о J О иГ U^lcz >.3 3 С в Н Н s о п о.®^ h SOQ 22 >> О Я п я 3 « л О АЧ с летних

Гороч— озимая пшеница И 6.2 209,1 76 18,4 0,075 0,017 43,91 14,43 55,4 3,0

Горох —озимая пшеница —ячмень 130,8 208,4 68 20,7 0,056 0,030 51,45 14,74 47,2 2,1

Горох — озимая пшеница — кукуруза на зерно . . . '. .

138,5 242,0 80 24,2 0,088 0,024 39,50 21,31 75,5 7,6

Горох — озимая пшеница — кукуру-

за на зерно — ячмень (контроль) 130,0 212,9 75 24,7 0,073 0,025 40,85 23,59 64,4 2,8

Кукуруза на силос —озимая пше-

ница ........ 124,3 219,5 81 17,1 0,127 0,023 37,37 13,74 55,5 2,5

Кукуруза на силос — озимая пше-

ница— ячмень..... 133,2 238,8 74 21,1 0,046 0,023 42,04 14,39 49,9 4,3

Кукуруза на зерно — ячмень — 88

озимая пшеница .... 94,2 241,6 15,2 0,058 0,022 43,01 12,48 122,1 7,0

Кукуруза на силос — озимая пше- 70

ница— озимая пшеница 138,4 231,4 19,9 0,064 0,018 30,9 13,20 67,7 3,0

102,9 222,4 74 18,4 0.0G9 0,022 38,9 10,63 42,3 2,8

Горох — озимая пшеница —озимая 112,3 220,4 79 23,2 0,067 0.029 45,2 15,94 100,6 2,4

пшеница....... 88,4 203,4 84 13,9 0,070 0,030 38,2 7,95 97,8 2,6

Черный пар — озимая пшеница — 187,3 220,5 70 42,1 0.073 0,018 41,6 17,79 54,0 1.8

озимая пшеница .... 94,0 220,5 76 18,8 0,073 0,022 32,6 10,53 30,8 2,4

с горохом при чередовании озимой пшеницы с ячменем Кв уменьшается с 76 до 68 т/ц, а при чередовании с кукурузой увеличивается с 76 до 80 т/ц. При чередовании озимой пшеницы с ячменем в звеие с кукурузой:на силос Кв снижается с 81 до 74. В повторных посевах озимой пшеницы продуктивность водопотребления уменьшается.

Аналогичная закономерность сложилась при накоплении нитратов в почве. Коэффициент корреляции между запасами влаги в почве и содержанием нитратов указывает на тесную связь (г=0,858:5=0,162).

В звеньях севооборотов, насыщенных зерновыми колосовыми культурами до 67%, под озимой пшеницей снижается содержание нитратов на 21—27% в сравнении с 50% содержанием колосовых культур.

Различия в пищевом режиме почвы обусловили изменения химического состава корневых остатков, определяющий соотношение С к N в корнях озимой пшеницы при различных условиях ее возделывания. С увеличением содержания азота в корнях сокращается соотношение С: N. минимума оно достигает в четырехпольном севообороте, где С: N = 19. Поэтому при чередовании различных по биологии культур корневые остатки озимой пшеницы, энергично минерализуются. Об этом свидетельствуют данные по интенсивности разложения клетчатки. Разница в энергии распада клетчатки между двухполь-ем с горохом и четырехпольем составляет 63% в пользу последнего.

С увеличением в звеньях севооборотов зерновых Колосовы х культур — 67% отношение С : М увеличивается до 24, что вызывает ингибирование процессов разложения на определенный период.

Зерновые колосовые культуры существенно действуют на нитрифицирующую активность почвы, которая с введением в двухпольное чередование горох — озимая пшеница третьей культуры — ячменя — в посевах озимой пшеницы увеличилась на 17%. В звене с кукурузой на силос увеличение составило 12,5%. При чередовании озимой пшеницы с кукурузой на зерно нитрифицирующая способность почвы снизилась от двух-полья на 11%, а с добавлением в это чередование четвертой культуры — ячменя — увеличилась на 3,4%. При насыщении звена севооборота одной зерновой культурой (повторные посевы) нитрифицирующая способность почвы снижается.

Отношение бактерий КЛА к МП Л по анализируемым вариантам имеет близкое значение (2—2,84), что свидетельствует об отсутствии напряженности биохмнческих процессов в почве, вызванной насыщением чередования зерновыми колосовыми культурами. Некоторое увеличение отношения КАЛ к МПА отмечается- в повторных посевах озимой пшеницы.

Накопление целлюлозоразрушающих бактерий отмечено там, где недостаточно энергично протекают минерализацион-ные процессы, там, где происходит накопление негумифициро-ванной органики. Корреляционная связь обратная-с, достоверностью при 5% уровне значимости (г = —0,7б8±0,242).

Установлена высокая достоверная корреляция между содержанием нитратов в почве и ее инвертазной активностью (г=0,924±0,171), а также между величиной урожайности пшеницы и инвертазной активностью (г = 0,874 ±0,218). Возрастание каталазной активности отмечается в четырехпольном плодосменном чередовании.

Минимальная урожайность озимой пшеницы получена при бессменном ее возделывании. В парном чередовании с горохом она увеличилась в 1,7 раза, при включении третьей культуры (ячменя) —еше на 2,6 ц/га, в звене с кукурузой на силос — на 3,5 ц/га. При введении в двухпольное чередование горох — озимая пшеница третьей культуры — кукурузы на зерно, урожайность озимой пшеницы резко снижается, ухудшаются хлебопекарные качества.. В четырехпольных севооборотах с 50—75% зерновых колосовых культур урожайность пшеницы сохраняется на одном уровне.

Повторные посевы озимой пшеницы снижают урожайность зерна от 3,5 ц/га в звене с черным паром до 6 ц/га в звене с горохом (на фоне МбоРбоКьо). Если сравнить урожайность второй озими с урожайностью пшеницы в четырехпольном севообороте или с чередованиями разнородных зерновых культур, то она либо близка, либо превышает таковую (табл. 2).

С увеличением удобренности (МэоРэоКэо) разница в урожайности пшеницы между первым и вторым посевом сокращается: в звене с горохом до 3,6 ц/га, в звене с черным паром до 2,4 ц/га. Без применения удобрений снижение урожайности озимой пшеницы составляет в звене с горохом 13 ц/га, в звене с черным паром 12,7 ц/га.

Ячмень в различных чередованиях с зерновыми культурами. В целом по вариантам запасы продуктивной влаги к посеву ячменя в полутораметровом слое почвы сравнительно близки. После гороха отмечается тенденция к увеличению содержания влаги, по колосовым культурам — к снижению (в сравнении с контролем).

'При размещении ячменя по озимой пшенице в звене с кукурузой на силос коэффициент водопотребления на 11% ниже, чем при таком же чередовании, но в звене с горохом. В повторных посевах, ячменя водопотребление увеличивается (табл. 3).

Максимальное содержание нитратов отмечено в посевах ячменя при размещении его по кукурузе на зерно, минимальное—после озимой пшеницы. С введением в двухполье горох_

Урожайность зерна (ц/га) озимой пшеницы в различных чередованиях с зерновыми культурами (фон КвАЛо)

Среднее за 5 лет Отклонение Показатель

Чередование культур 1978 г. 1979 г. 1980 г. 1981 г. 1983 г. от контроля, % устойчивости урожая

Озимая пшеница — бессменно 42,8 21,2 20,6 12,1 27,0 24,7 —42

Горох — озимая пшеница 57,3 24,6 43,1 37,9 45,4 41,7 —2

Горох — озимая пшеница—ячмень 56,5 29,6 44,9 41,4 49,3 44,3 +4

Горох —озимая пшеница — куку- 42,8 38,0 -10

руза на зерно ..... 44,7 24,2 41,2 37,4

Горох — озимая пшеница — куку-

руза на зерно — ячмень (конт- 49,0 42,5

роль) ....... 51,8 29,5 40,4 41,6 0

Горох — озимая пшеница — овес — 48,9 42,4

ячмень ....... 54,1 28,1 40,0 40,8 0

Кукуруза на силос —озимая пше- 46,4 40,3

ница ....... 54,6 23,8 38,5 38,2 —5

Кукуруза на силос — озимая пше- 53,6 43.8 +3

ница— ячмень . 52,9 29,5 40,5 42,4

Кукуруза на зерно — ячмень — 37,6 35,8 —16

озимая пшеница . 49,9 27,3 29,0 35,2

Кукуруза на силос — озимая пше- 56,0 35,6 41,8 41,7 51,0 45к2 +6

ница—озимая пшеница 54,5 29,3 39,8 37,0 44,5 41,0 —3

Горох —озимая пшеница — озимая 57,5 28,8 40,0 39,6 48,0 42.8 0

пшеница ...... 48,9 24,2 36,4 31,3 43,2 36,8 -13

Черный пар — озимая пшеница — 60,2 26,4 40,7 39,1 46,2 44,5 +5

озимая пшеница..... 50,8 32,3 38,1 37,8 45,8 41,0 —3

Чорний пар — озимая пшеница — 59,1 31,8 42,0 37,9 46,8 43,5 +2

оимая пшеница — озимая пше- 54,1 30,3 38,3 34,6 44.1 40,3 -5

ница ........ 49,7 24,7 31,6 36,1 46,2 37,7 -11

НСР«, ц/га...... 3,8 5,0 3,0 1,9 2,0

0,28 0,43 0,52

0,54

0,57

0,52

0,43

0,50

0,55 0,63 0,54 0,50 0,49 0,60 0,63 0,54 0,56 0,50

ячмень третьей культуры— кукурузы, отмечается тенденция к увеличению содержания нитратов в посевах ячменя, при этом повышается урожайность его зерна на 8%. При введении в двухполье кукуруза на зерно — ячмень третьей культуры — озимой пшеницы, содержание нитратов уменьшается на 14%, а урожайность зерна ячеменя остается на уровне сравниваемых вариантов.

Достоверная корреляция получена между содержанием нитратов в почве и азотом в корнях ячменя (г=0,882±0,376). При плодосменном чередовании ячменя отношение С к N в его корнях уменьшается до такой степени (18,5—19,0), что корневые остатки приобретают способность к быстрой минерализации. При чередовании ячменя с зерновыми колосовыми культурами отношение С к N в его корнях возрастает (до 22,0) и их минерализация замедляется.

Интенсивность накопления подвижных гуминовых кислот в почве посевов ячменя находится в такой зависимости, что и под озимой пшеницей.

Нитрифицирующая способность почвы в среднем увеличивается на 21% при чередовании ячменя с зерновыми колосовыми культурами, а наименьшая она в контрольном плодосменном чередовании.

Наибольшее количество целлюлозоразрушающих бактерий содержится в ризосфере ячменя при насыщении звена севооборота до 67% зерновыми колосовыми культурами. Нит-рификаторов больше по гороху и кукурузе, колоний азотбак-тера — по кукурузе.

Ферментативная активность почвы в посевах ячменя в различных чередованиях с зерновыми культурами сохраняется на уровне контрольного севооборота и снижается только в повторных посевах.

Продуктивность ячменя уступает продуктивности озимой пшеницы в среднем на 8,5 ц/га. С введением в двухполье горох— ячмень третьей культуры — кукурузы, урожайность ячменя увеличилась по отношению к двухполью на 9,4%, а к контролю на 9,1%. С введением в двухполье кукуруза на зерно— ячмень третьей культуры озимой пшеницы — урожайность зерна ячменя не снижается и превышает контроль на 3%. Повторные посевы ячменя проявили высокую продуктивность, не уступающую контрольному варианту и даже превышающую его на фоне удобренности N90P90K90.

Горох в различных чередованиях с зерновыми культурами. Ко времени посева гороха наибольшие запасы продуктивной влаги в слое почвы 0—150 см сформировались при размещении его по кукурузе (242 мм) и в бессменном посеве (240 мм). При размещении гороха по стерневым предшественникам за-rfac влаги составил в среднем 206 мм. Максимальный почвен-

Показатели плодородия почвы в посевах ячменя на фоне 1УмР60Кот

Чередование культур

О «Г О 2 В среднем за вегетацию в слое почвы 0—40 см Засоренность посевов в среднем за

Продуктивная влага в сл< почвы 0—150 с мм (посев) Содержание N—N0^ в слое почвы 0—10 см мг/кг (посев) о вегетацию, шт/мг

Расход воды на 1 ц зерна, т гуми-новые кислоты, % водорастворимый гумус, % нитрифицирующая спо собность К—КОз мг/ разложение льняног полотна, % всего в т, ч. многолетних

251,5 94,3 12,2 0,113 0,022 36,2 15,2 31,7 1.7

242,4 228,1 89,3 85,5 12,7 21,2 0,065 0,117 0,020 0,020 37,9 41,0 14,8 17,0 54,4 123,3 4,1 5,5

232,7 220,1 91,8 97,7 18,2 11,1 0,049 0,052 0,021 0,022 41,8 46,4 16,1 13,0 107,0 51,2 13,6 3,7

223,3 87,3 11,8 0,037 0,020 42,3 11,3 69,9 4,0

236,3 220,2 222,0 96,7 92.2 94.3 14,2 24,4 13,9 0,076 0,086 0,094 0,023 0,024 0,024 1 32,4 32,6 34,8 16,2 16,4 11,3 44,9 78,1 54,7 3,7 7,6 6,6

Горох — ячмень ,

Горох — ячмень — кукуруза на

зерно . ......

Кукуруза на зерно —ячмень Кукуруза на зерно — ячмень —

озимая пшеница . Горох —озимая пшеница — ячмень Кукуруза на силос — озимая пшеница— ячмень.....

Горох —озимая пшеница — кукуруза на зерно — ячмень (контроль) .......

Кукуруза на зерно —ячмень

ячмень

ный расход влаги за вегетацию гороха отмечался в бессменном посеве и при чередовании по кукурузе. В этих же вариантах наблюдается самый непродуктивный расход влаги на единицу продукции.

Различия в содержании нитратного азота в посевах гороха по вариантам находятся сравнительно в небольших пределах. Исключение составляют варианты, где горох высевался по кукурузе, здесь нитратов больше в 1,7 раза. В звеньях с повторными посевами озимой пшеницы содержание нитратов в почве посевов гороха снижается на 19%.

Химический состав корневых остатков гороха по вариантам колеблется в небольших пределах. Даже высокое содержание нитратного азота в почве не способствует накоплению азота в корнях гороха. Наибольшее содержание фосфора в корнях гороха отмечено при посеве по ячменю, наименьшее — по озимой пшенице. Различий по содержанию калия нет.

Отношение С к N узкое (17), что обеспечивает высокую минерализационную способность корневых остатков гороха среди рассматриваемых культур.

Большая засоренность посевов гороха во всех схемах чередований наблюдается весной, к уборке она снижается, но с возрастанием числа многолетников. Больше всего их после ячменя, кукурузы и в бессменных посевах.

Реакция гороха на выращивание его с другими культурами в севообороте очень высокая: его урожайность более чем удваивается по сравнению с бессменным возделыванием. Наибольший урожай гороха получен по ячменю и равный с контролем в чередованиях с 67% содержанием зерновых колосовых культур. При чередовании с пропашными культурами урожайность зерна гороха снижается.

Кукуруза в различных чередованиях с зерновыми культурами. Весенние запасы продуктивной влаги в слое почвы 0— 150 см в посевах кукурузы по рассматриваемым вариантам близки. Наибольшими они были в бессменных посевах (на 27 мм выше, чем в среднем от рассматриваемых вариантов). Самое продуктивное использование влаги кукурузой отмечено при размещении ее по озимой пшенице, а. наибольшее водо-потребление — при размещении ее по ячменю.

Отмечается некоторое ухудшение питательного режима почвы в период посева кукурузы при размещении ее по ячменю. Самое высокое содержание элементов минерального питания в почве посевов кукурузы отмечается в бессменном возделывании и в контрольном севообороте. ^

Химический состав корневых остатков кукурузы в условиях различного чередования с зерновыми культурами изменяется незначительно.

Засоренность посевов кукурузы минимальная по озимой

Урожайность зерна (ц/га) ячменя в различных чередованиях (фон КбАзКвв)

Чередование культур 1978 г. 1979 г. 1980 г. 1981 г. 1983 г. Среднее за 5 лет Отклонение от контроля 0' <0 Показатель устойчввост урожая

Ячмень — бессменно . 36,7 24,2 29,3 9,1 29,1 25,7 -24,8 0,25

Горох — ячмень..... 41,8 32,5 37,1 19,1 40,1 34.1 0 0,46

Горох — ячмень — кукуруза на зерно ....... 42,7 39,0 40,0 19,1 45,6 37,3 +9,1 0,42

Кукуруза на зерно —ячмень 42,9 31,6 41,1 18,3 43,5 35,5 +3,8 0,42

Кукуруза на зерно — ячмень — озимая пшеница .... 43,3 38,3 40,2 11,6 42,7 35,2 +2,9 0,27

Горох — озимая пшеница — ячмень 42,2 33,2 31,1 16,2 42,2 33,0 -3,5 0,38

Кукуруза на силос — озимая пшеница— ячмень . . . 45,4 42,6 34,0 13,7 43,9 35,9 +5,0 0,30

Горох — озимая пшеница — кукуруза на зерно — ячмень (контроль) ....... 41,9 31,2 36,1 20,3 41,5 34,2 0 0,48

Овес — ячмень...... 44,8 31,7 35,0 16,8 40,1 34,3 0 0,37

Горох — озимая пшеница — овес — ячмень ....... 44,0 33,3 38,7 17,7 40,6 34,9 +2,0 0,40

Кукуруза на зерно — ячмень . ячмень 42,2 42,0 36,0 34,2 38,1 35,7 17,0 13,9 45,7 41,5 35,8 33,5 +4,7 -2,0 0,37 0,33

НОР«;, ц/га...... 3,6 6,4 3,1 2,2 2,2

пшенице, максимальная — по ячменю. Самая низкая засоренность посевов кукурузы наблюдается при чередовании ее в контрольном варианте.

Различия в урожайности зерна кукурузы по вариантам незначительные. Единичные отклонения, превышающие НСР в общей закономерности не сохраняются. Продуктивность кукурузы на зерно в севообороте равноценна продуктивности в бессменном посеве. Самая высокая белковость зерна кукурузы отмечена при размещении ее по озимой пшенице.

Агротехническая характеристика и плодородие почвы в зерновых звеньях севооборотов. Возделывание зерновых культур бессменно приводит к непродуктивному перерасходу влаги. При 2—3-польном чередовании продуктивность недопотребления возрастает в среднем на 29%, в 4-польном — на 30%. С введением в двухполье горох — озимая пшеница третьей культуры — ячменя, продуктивность водопотребления всего чередования возрастает на 3%, а с введением вместо ячменя кукурузы на зерно снижается на 17%. С введением в двухполье кукуруза на зерно — ячмень третьей культуры — озимой пшеницы — продуктивность водопотребления всего чередования повышается на 7%, а от введения кукурузы на зерно в двухполье горох — ячмень снижается на 5%. При снижении содержания зерновых колосовых культур в звеньях севооборотов расход влаги возрастает.

Засоренность посевов зерновых культур в сравнении с бессменным их возделывание снижается: в парных комбинациях на 27%, в трехчленных на 28%, в четырехпольных чередованиях на 42%. Большой засоренностью отмечаются звенья севооборотов, содержащие в структуре чередования 33% кукурузы или 50% зернобобовых, а также повторные посевы озимой пшеницы в звене с горохом. Чередование зерновых колосовых культур в течение 2 лет не приводит к увеличению общей засоренности полей севооборота.

С насыщением структуры чередования зерновыми колосовыми культурами создаются условия для повышения или стабилизации потенциального плодородия почвы. Так, в четырехпольном плодосменном севообороте за 4 года потеряно 5% общего азота почвы от исходного содержания, тогда как в трехполье с 67% насыщением зерновых колосовых культур за тот же период накоплено его 3,2%. При насыщении до 75% запасы общего азота за 4 года не уменьшились. Насыщение звеньев севооборотов зерновыми колосовыми культурами без применения удобрений вызывает резкую потерю общего азота поч. вы (до 11,2%). Наиболее благоприятные условия почвообразовательного процесса отмечаются при чередовании горох — озимая пшеница — ячмень, где 67% колосовых и 33% бобовых культур.

Эффективность зерновых звеньев севооборотов »а фоне удобренности

ИвоРесКво' (за 5 лет)

Чередование культур Процент зерновых Урожайность зерна, ц/га Сбор зерна, ц/га Условно-чистый Себестои мость, ц/руб. Рентабельность, Производитель-

колосовых культур озимая пшеница ячмень доход, руб/га ность тру- . ла.а/ чсл.-час

Горох — озимая пшеница 50 41,7 — 32,1 276,8 4,78 180,3 4,59

Горох — озимая пшеница — кукуруза на зерно ..... 33 38,0 — 29,5 237,7 4,63 174,1 4,27

Горох — озимая пшеница — ячмень 67 44,3 33,0 33,7 265,9 4,16 189,7 5,03

Горох — озимая пшеница — озимая пшеница ...... 67 39,8 — 33,9 255,3 4,48 168,0 4,91

Горох — озимая пшеница — овес — ячмень ....... 75 42,4 34,9 32,1 243,1 3,87 195.9 5,35

Горох — озимая пшеница — кукуруза зерно —ячмень (контроль) 50 42,5 34,2 32,6 219,0 4,17 183,1 4,72

Черный пар — озимая пшеница — озимая пшеница .... 67 42,7 — 28,5 161,2 4,14 136,4 . 4,52

Черный пар — озимая пшеница — ■ озимая пшеница — озимая пшеница ....... 75 40,5 _ 30,4 173,3 4,09 139,3 4,75

Кукуруза на зерно —ячмень —ячмень . . ... 67 34,6 33,0 216,3 3,31 197,7 5,32

Кукуруза на зерно —ячмень — озимая пшеница . 67 35,8 35,2 33,8 213,8 3,71 170,6 4,97

Продуктивность и экономическая эффективность зерновых, звеньев севооборота. В условиях концентрации посевов и при уменьшении количества возделываемых культур в севообороте продуктивность зерновых культур не только не снижается, а в отдельных случаях даже возрастает. Насыщение структуры чередования разнородными зерновыми колосовыми культурами до 67% увеличивает сбор зерна с единицы площади на 1,2 ц/га, при 75%' насыщении выход зерна сохраняется на уровне контроля. При снижении доли зерновых до 33% выход зерна сокращается на 3 ц/га.

Повторные посевы озимой пшеницы в звене с горохом превышают продуктивность контрольного севооборота на 1,3 ц/га; в звене с кукурузой на силос и черным паром выход зерна сокращается на 3—4 ц/га. Однако по выходу кормовых единиц повторные посевы пшеницы в звене с кукурузой на силос превышают таковые в звене с горохом на 37%.

С увеличением доли зерновых колосовых культур до 67% условно чистый доход по отношению к контролю возрастает на 6%. На 3% увеличивается чистый доход в повторных посевах озимой пшеницей в звене с горохом. По себестоимости продукции экономически наиболее выгодны звенья севооборотов с высоким удельным весом зерновых колосовых культур. Звенья севооборотов с зерновыми колосовыми культурами высокорентабельны.

Выводы

1. В условиях специализации и интенсификации земледелия при чередовании в севообороте узкого набора сельскохозяйственных культур возрастает значение их биологического воздействия на почву и ее плодородие. Лктивизаторами трансформационных процессов почвы в севообороте будут "биологически активные культуры: бобовые, кукуруза или черный пар, а регуляторами — зерновые колосовые культуры.

2. Насыщение структуры чередования зерновой колосовой культурой до 67% не ухудшает режима влажности почвы и способствует продуктивному се использованию.

Бессменное возделывание в сравнении с севооборотом увеличивает расход воды посевами гороха на 46%, озимой пшеницы на 40%, ячменя на 16% и только по кукурузе различий не обнаружено.

3. С насыщением звена севооборота зерновыми колосовыми культурами до 67% снижается содержание минерального азота в почве, однако его остается на достаточном уровне для получения высокого урожая. В повторных посевах зерновых культур обеднение питательного режима происходит в больших размерах, что приводит к снижению урожая чередующихся культур.

4. Плодосменное чередование культур активизирует трансформацию азота почвы на всех его этапах и особенно на стадии нитрификации. При высоком уровне эффективного плодородия почвы в корнях злаков сужается отношение углерода к азоту до такой степени, что они приобретают способность к быстрой минерализации после отмирания. Это обеспечивает на протяжении всего плодосменного чередования активное протекание в почве процессов разложения с преобладанием минерализации над гумификацией.

5. Чередование зерновых колосовых культур по колосовым в течение 2 лет снижает активность нитрификации, но без ущерба для величины урожайности зерна чередующихся культур. Насыщение звеньев севооборотов зерновыми колосовыми культурами до 67% сокращает непроизводительные потери азота почвой, имеющие место при плодосменном чередовании, позволяет частично управлять нитрификацией. Озимая пшеница и ячмень (при 67% их насыщении в севообороте) проявили способность к накоплению в почву гуминовых кислот, связанных с кальцием. Тем самым способствуют повышению потенциального плодородия почвы.

6. Нитрифицирующая способность почвы при 67% насыщении структуры чередования зерновыми колосовыми культурами по отношению к плодосменному чередованию увеличивается в посевах, озимой пшеницы на 21%, ячменя на 30%. Уровень питательного режима почвы не определяет ее нитрифицирующую способность. Максимальное разложение клетчатки протекает в плодосменном чередовании.

7. Микробиологическая активность почвы изменяется в результате перераспределения микробиоценозов в структуре видовой насыщенности. С насыщением звена севооборота колосовыми культурами возрастает общая обсемененность почвы микроорганизмами, за счет увеличения численности целлюло-зоразрушающих бактерий и актиномицетов. Установлена высокая взаимосвязь между нитрифицирующей способностью почвы и общим количеством микроорганизмов.

8. В повторных посевах зерновых колосовых культур общее количество микроорганизмов снижается за счет уменьшения численности актиномицетов, тарификаторов, азотобактера. Значительное увеличение получает грибная микрофлора. Происходящая перегруппировка отмечается и при размещении озимой пшеницы по ячменю.

9. В звеньях севооборота с 67% зерновых колосовых культур не снижается ферментативная активность почвы. Установлена высокая взаимосвязь между инвертазной активностью почвы, ее эффективным плодородием и урожайностью зерна культур.

10. С насыщением звеньев севооборотов до 67% зерновыми колосовыми культурами не происходит увеличения общей засоренности посевов культур. Она увеличивается только при бессменном их возделывании и при размещении озимой пшеницы по ячменю. В повторных посевах зерновых культур распространяются специфические сорняки.

11. Предшественники озимой пшеницы по своей значимости располагаются в следующем порядке: черный пар — горох— кукуруза на силос — озимая пшеница — ячмень. Лучший предшественник ячменя — кукуруза на зерно, а. горох, озимая пшеница, овес — предшественники равнозначные. Для гороха лучший предшественник — ячмень, а по кукурузе и озимой пшенице его урожайность одинаковая. Лучшим пред-шествеииком для кукурузы будет озимая пшеница.

12. Повторные посевы озимой пшеницы и ячменя снижают урожайность в зависимости от основного предшественника и фона удобренности. Однако средняя продуктивность повторных посевов зерновых культур в условиях удобренности сохраняется на уровне контрольного плодосменного чередования.

13. Оптимальное насыщение звеньев севооборотов зерновыми колосовыми культурами — 67%, а 33% должны занимать зернобобовые или кукуруза. Насыщение до 75% возможно как исключение с обязательным включением в чередование овса. Необходимым условием насыщения севооборотов или его звеньев зерновыми колосовыми культурами и получения высоких стабильных урожаев зерна является применение полного минерального удобрения. Качество зерна зерновых культур при их насыщении в звеньях севооборотов не ухудшается. Низко оно при бессменном их возделывании.

14. Зерновые звенья севооборотов имеют высокую экономическую эффективность и характеризуются низкой себестоимостью продукции и высокой рентабельностью.

Рекомендации производству

1. Чередование культур в специализированных севооборотах должно строиться на принципах плодосмена, допускающего двухлетнее размещение зерновых колосовых культур по колосовым. Предшественниками парных чередований зерновых колосовых культур должны быть черный пар, горох, кукуруза. Использование повторных посевов озимой пшеницы возможно только в звене с черным паром или с кукурузой на ранний силос; ячменя — в звене с кукурузой на зерно. Повторные посевы озимой пшеницы и ячменя возможны только в течение 2 лет.

2. Чередование зерновых культур по колосовым возможно только при условии применения полного минерального удоб-

рения под каждую колосовую культуру. В повторных посевах озимой пшеницы и ячменя дозы минеральных удобрений необходимо увеличивать в 1,5 раза.

3. В хозяйствах, специализирующихся на производстве товарного зерна и зернофуража для получения максимального выхода основной продукции необходимо вводить в севообороты зерновые звенья, насыщенные колосовыми культурами до 67%.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Свиридов А. К., Черенков В. В. Севооборот — основа получения высоких урожаев.— Воронеж, 1980.— 17 с.

2. Свиридов А. К., Черенков В. В. Интенсивные севообороты в специализированных хозяйствах.— Воронеж, 1981.— 11 с.

3. Ч е р е н к о в В. В. Пищевой режим почвы под озимой пшеницей в зависимости от чередования культур и предшественников.— В сб. научных трудов «Влияние удобрений на урожай сельскохозяйственных культур в ЦЧЗ», Каменная Степь. 1981, с. 88—96.

4. Черенков В. В. Влажность почвы в посевах озимой пшеницы в севооборотах с короткой ротацией.— В сб. н. трудов «Интенсивное земледелие и пути повышения плодородия почв в ЦЧЗ», Каменная Степь, 1982, с. 58-64.

5. В и т е р А. Ф., Черенков В. В. Чередование культур и засоренность посевов.— Защита растений, 1983, Xs 4, с. 23—24.

6. С в и р и д о в Л. К., Ч е р е н к о в В. В. Короткоротационные севообороты в Центральном Черноземье.— Земледелие, 1983, 10, с. 16— 18.

7. Витер А. Ф., Свиридов А. К., Черенков В. В. Полевые севообороты с насыщением зерновыми.— Зерновое хозяйство, 1983, № 12, с. 23.

8. Ч е р е н к о в В. В. Эффективность зерновых короткоротационних севооборотов.— В сб. н. трудов «Эффективность севооборотов в повышении плодородия почв». Каменная Степь, 1984, с. 19—22.

9. Ч е р е н к о в В. В. Повторные посевы зерновых культур в Черноземье. В сб. н. трудов «Эффективность севооборотов в повышении плодородия почв», Каменная Степь. 1984, с. 100—109.

10. Черенков В. В. Роль зерновых культур в формировании плодородия почвы в короткоротационных севооборотах.— В сб. н. трудов «Повышение плодородия черноземов и агротехника возделывания сельскохозяйственных культур». Каменная Степь, 1984, с. 50—57.

11. Пшеничный А. Е., Свиридов А. К.. Черенков В. В. Самое важное.— Зерновое хозяйство, 1985, .V« 7, с. 16—18.

12. Черенков В. В. Кукуруза на зерно в различных чередованиях с зерновыми культурами.— В сб. н. трудов «Влияние технологий возделывания сельскохозяйственных культур на плодородие почвы», Каменная Степь, 1985, с. 62-69.

13. Черенков В. В. Биохимическая активность почвы и ее плодородие в зерновых севооборотах.— В сб. н. трудов «Влияние технологий возделывания сельскохозяйственных культур на плодородие почвы», Каменная Степь, 1985, с. 118 — 127.

Л 60644 22/1—86 г. Объем I1/, п. л. Заказ 3515. Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44

Бесплатно