Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Влияние различных видов севооборотов на плодородие обыкновенного чернозема

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "Влияние различных видов севооборотов на плодородие обыкновенного чернозема"

белгородская государственная

сельскохозяйственная академия

РТ Б ОД На правах рукописи

I 1 Г Г-",; '''V',

козлов

Евгений Николаевич УДК. 631. 582:631. 153.3:631. 452:631. 445.4

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ СЕВООБОРОТОВ НА ПЛОДОРОДИЕ ОБЫКНОВЕННОГО ЧЕРНОЗЕМА

Специальность 06.01.01. — общее земледелие

Автореферат

диссертации на соискание у.ченой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Белгород — 1994 г.

БЕЛГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

козлов

Евгений Николаевич

УДК. 631. 582:631. 153.3:631. 452:631. 445.4

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ СЕВООБОРОТОВ НА ПЛОДОРОДИЕ ОБЫКНОВЕННОГО ЧЕРНОЗЕМА

Специальность 06.01-01, — общее земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Белгород — 1994 г.

Работа выполнена в ордена Трудового Красного Знамени науч. но.исследовательском институте сельского хозяйства Центрально. Черноземной ;полосы им. В. В. Докучаева в 1987—1991 гг.

Научный руководитель — кандидат сельскохозяйственных наук,

с.н с., доцент А. Ф. ВИТЕР

*

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

профессор М. М. ЛОМАКИН;

кандидат сельскохозяйственных наук, с.н.с. В. Т. ЛОБКОВ.

Ведущее предприятие — Воронежский государственный аграрный университет имени К- Д. Глинки.

Защита состоится « £ » ОК^ТУ/ёрЛ^_1994 г- в 9 '

часов на заседании специализированного совета К. 120, 62. 02. Бел. городской государственной сельскохозяйственной академии.

Просим Ваши отзывы в двух экземплярах присылать по адресу: 309103, Белгородская обл^ Белгородский район, п. Майский, Белгородская государственная сельскохозяйственная академия.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии. Автореферат разослан « » 1994 г-

Ученый секретарь специализированного совета кандидат сельскохозяйственных

наук, доцент Н, С, ДОБУДЬКО.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы- Важнейшим условием в решении проблемы устойчивости земледелия, получения высоких и стабильных урожаев является рациональное использование земельных угодий, сохранение и повышение плодородия почвы. Научной основой земледелия были и остаются севообороты с оптимальным научно обоснованным соотношением сельскохозяйственных культур. Результаты научных исследований в мировом масштабе показали, что без обоснованных севооборотов невозможно успешно применять рациональные системы обработки почвы, удобрений, химическую борьбу с сорняками, болезнями и вредителями.

Специализация полеводства неизбежно вызывает изменение структуры посевных площадей, уменьшение числа возделываемых культур и необходимость насыщения севооборотов ведущими культурами с применением повторных посевов некоторых из них. При этом большое значение приобретает не просто чередование групп сельскохозяйственных культур, а отдельных видов в пределах одной группы. В таких севооборотах усиливается одностороннее воздействие на почву, ее плодородие и биотический потенциал родственных культур, близких по химическому составу и аллелопати-ческому влиянию, что может привести к нарушению сбалансированности почвообразовательного процесса и усилить опасность эпифитотных, токсикозных и других отрицательных отклонений в агробиоценозах.

В связи с этим, изыскание путей и «а этом основании разработка приемов и обоснование факторов, изменяющих плодородие поч. аы> уровень ее мобилизационных процессов и динамизм формиро. вания урожая чередующихся культур в короткоротационных севооборотах, имеет большое актуальное, практическое и теоретическое значение. Это весьма своевременно, особенно с происходящими в

последнее время в нашей стране изменениями форм собственности на землю и расширением фермерских (крестьянских) хозяйств, которые, в ,силу своих небольших размеров не имеют возможности иметь большой набор культур и, следовательно, многопольные севообороты.

Данная работа выполнялась в соответствии с планом НИР лаборатории севооборотов НИИСХ ЦЧП имени.В. В. Докучаева в течение 1987—1991 гг. и являлась одним из разделов задания: «Разработать и теоретически обосновать высокоэффективные схемы чередования сельскохозяйственных культур для водоразделов и склонов, обеспечивающие повышение почвенного плодородия и устойчивость урожаев с.-х. культур ' при интенсивном земледелии» (Регистрационный номер 01.86.0 104462).

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы являлось изучение влияния различных видов специализированных коротко-ротационных севооборотов на плодородие обыкновенного чернозема и продуктивность чередующихся культур.

Для достижения поставленной цели на изучение были поставлены следующие вопросы:

1. Влияние основных полевых культур и их чередования в' различных видах короткоротационных севооборотов на динамику накопления и разложения пожнивно.корневых остатков' закономерности формирования водно.питательного режима почвы и ее биологическую активность;

2. Изучить закономерности изменения баланса гумуса, его подвижных форм и группового состава в зависимости от степени насыщенности севооборотов зерновыми колосовыми культурами;

3. Определить возможные пути регулирования трансформации органического вещества почвы в короткоротационных севооборотах;

4. Обосновать продуктивное соотношение культур г? севообороте и установить взаимосвязь между соотношением культур, их продуктивностью и плодородием почвы;

5. Дать сравнительную экономическую оценку короткоротационных севооборотов различного вида.

Научная новизна результатов исследований состоит в том, что в условиях ЦЧЗ на обыкновенном черноземе выявлены закономерности и зависимость формирования эффективного и потенциального плодородия почвы, ее гумусного состояния лри длительном воздей-

ствии зерновых колосовых культур. Установлено, что при соотношении в севообороте зерновых колосовых и зернобобовых культур как 2:1 лучше регулируются процессы минерализации и гумификации растительных остатков по сравнению с зернопропашными и зерно. паропропашными севооборотами, в которых преобладают процессы разложения и образования излишнего количества легкоподвижных форм азота. •■■ '

Практическая ценность работы. Результаты проведенных исследований позволяют рекомендовать севообороты с короткой ротацией в специализированных и прежде всего в крестьянских (фермерских) хозяйствах по производству зерна. Насыщение зерновых севооборотов разновидовыми колосовыми культурами до 67% способствует формированию лучших условий гумусообразованпя и не приводит к снижению их продуктивности в сравнении с зернопропашными и зерпопаропропашными севооборотами.

Определена возможность повторного возделывания озимой пшеницы в течение двух лет в звене с черным паром.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева. (1988, 1991), па зональных научно-прак. тических конференциях (Белгород, 1988; Липецк,-1990; Тамбов, 1993), на межрегиональной научно-практической конференции НИИСХ Юго.Востока (Саратов, 1989), на заседаниях отдела земледелия НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева (1988—1994), на заседаниях Ученого совета НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева (1988—1994).

На защиту, выносятся следующие положения:

1. В условиях узкой специализации зернового хозяйства севообороты с короткой ротацией высокорентабельны, имеют высокую и устойчивую продуктивность,- обеспечивают рациональное использование и сохранение ресурсов почвенного плодородия.

2. В крестьянских (фермерских) и специализированных на производстве. зерна хозяйствах допустима концентрация посевов зерновых колосовых культур в севообороте до 67%. при условии чередования их по принципу видового плодосмена по схеме 2:1, когда на две подряд идущие разновидовые зерновые колосовые культуры приходится одна бобовая культура или черный пар.

Реализация результатов исследований осуществлялась при разработке и (внедрении научно обоснованных систем земледелия в колхозе «Восток» и ОПХ «Воробьевское» Воробьевского района

Воронежской области. Результаты исследований включены в рекомендации по разработке систем севооборотов в ЦЧЗ, используются в лекциях на ФПК по научным основам чередования культур в севооборотах.

Публикации: по материалам диссертации опубликовано 5 работ и 5 находятся в печати.

Объем и структура работы. Диссертация написана на русском языке, изложена на 190 стр. машинописного текста, иллюстрирована 50 таблицами и состоит из введения, восьми глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы, который включает 285 наименований, в т. ч. 15 иностранных авторов.

Условия и методика проведения исследований. Экспериментальная работа проводилась в течение 1987—1990 гг в стационарных опытах лаборатории севооборотов НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева.

Опыт с бессменными культурами (горох, озимая пшеница, кукуруза на зерно, ячмень) заложен в 1971 году А. К- Свиридовым. Опыт с короткоротационными севооборотами (9 схем) заложен в 1976 — 1977 годах В. В. Черенковым. Севообороты развернуты во времени и пространстве. Почва опытного участка "представлена легкоглинистым среднемощным обыкновенным черноземом..В пахотном горизонте содержалось в год закладки опыта 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 гр. абсолютно сухой почвы, рН солевое — 7,1,

Агротехника возделывания культур в опытах общепринятая дл' хозяйств Воронежской области. Под все культуры вносили минеральные удобрения под основную обработку почвы в дозе М60 Р60 Кбо-В опытах высевали районированные сорта сельскохозяйственных - культур.

- Исследования и наблюдения проводили согласно общепринятым в опытах по общему земледелию и растениеводству методикам. Влажность - почвы определяли методом высушивания, нитратный азот — по Грандваль-Ляжу, подвижный-фосфор и обменный калий по Чирикову. В воздушно сухих образцах определяли подвижные гуминовые кислоты по Н. А. Панковой (1960); водорастворимый гумус, углерод — по И. В. Тюрину. Количество общего органического вещества почвы определяли методом прокаливания (Е. В." Аринушкина, 1952). Содержание валового гумуса определяли мето-

Дом И. В. Тюрина в модификации В. Н. Симакова; общий азот — по И. В. Тюрину; фосфор и калий методом К. Е- Гинзбурга; рН со. левое — потенциометрическим методом; гидролитическую кислотность и степень насыщенности основаниями — по Каппену. Биологическую активность почвы определяли следующими методами: интенсивность выделения углекислоты почвой — по В. И. Штатнову; интенсивность накопления аминокислот и разложения клетчатки — методом аплнкаций (Е. Н. Мишустин, А. Н. Петрова, 1963); числен, ность основных физиологических групп почвенных микроорганизмов ризосферы растений — путем прямого подсчета на искусственных питательных средах по методике ВНИИСХ микробиологии; ферментативную активность почвы определяли в воздушно-сухих образцах унифицированным методом А. Ш. Галстяна (1378). Учет корневых остатков проводили методом отбора почвенных монолитов по Н. 3. Станкову.

Растительные образцы анализировали по методу В. В. Пиневича. Технологическая оценка зерна озимой пшеницы проведена методами, утвержденными Советом по качеству зерна ВАСХНИЛ.

Полученные экспериментальные данные обрабатывались методом дисперсионного анализа по Б. А. Доспехову (1985) на ПЭВМ IBM РС|АТ.

результаты исследований

плодородие почвы в посевах озимой пшеницы при различных условиях ее возделывания

Исследованиями установлено, что влажность почвы в пахотном слое вр время посева озимой пшеницы была практически одинаковой по всем изучаемым ее предшественникам, за исключением черного пара, где содержание продуктивной влаги было в неблагоприятные по увлажнению годы (1986, 1987) в 2,1 — 2,6 раза и в благоприятные годы (1988, 1989) в 1,2—1,3 раза больше.

Влияние черного пара на сохранение влаги проявлялось не только в пахотном слое, но и более глубоких слоях почвы. В среднем за годы исследований к посеву озимой пшеницы в полутораметровом слое почвы черного пара зернопаропропашного севооборота продуктивной влаги содержалось в 1,2 раза больше, чем после гороха в других видах севооборотов (табл. 1). На величину почвенного расхода влаги в течение вегетации оказали влияние почвенно-климатиче. ские условия и интенсивность развития озимой пшеницы, которая

Показателе плодородия почвы в посева]

Продуктивная

влага в слое

почвы 0- -150 см, £ Е ь Р ч — £ ю &

мм

Севооборот » ® -«е-« ^ О

посев уборка 1° ¡С В

Горох — озимая пшеница 125,2 99,7 952

Горох — озимая пшеница— 99,4 839

ячмень 134,0

Горох — озимая пшеница - 110,2 875

овес — ячмень 130,0

Горох — озимая пшеница -

кУкУРУза на зерно 144,5 129,0 930

Горох — озимая пшеница -

кукуруза на зерно —

ячмень 124,5 114,7 890

Черный нар — озимая пше

ница — кукуруза на зерно 127,7

— ячмень 187,1 683

Горох — озимая пшеница - - 127,2 110,8 975

озимая пшеница 119,7 136,1 981

Кукуруза на силос — 135,2

озимая пшеница — 136,8 895

озимая пшеница 140,3 158,1 1001

Черный пар — озимая пше

ница 164,5 146,4 626

озимая пшеница 131,8 139,3 701

нср05 10,5 23,0

Таблица 1

с озимой пшеницы в среднем за 1987—1990 гг.

количество растительных остат-<ов в слое почвы )—40 см (уборка), т|га КАЛ ПФО В среднем тацию в слое и ы 0—40 за веге- поч- см. л Е- О О

МПЛ "по N-N0.,,' мг[кг степень разложения клетчат- ей л о н & >■■1

ки, %

5,53 2,1 0,35 8,6 13,7 3,11

6,35 2,2 0,48 11,4 14,6 3,63

6,51 2,2 0,43 10,5 13,4 3,30

4,72 2,7 0,32 12,6 17,7 3.26

5,48 3,0 0,31 11,6 16,0 3,36

5,49 5,27 6,90 ' 3,9 2,6 3.4 0,28 0,30 0,38 14,4 11,6 11,1 26,2 12,4 18,4 4,29 3,36 2,92

5,24 7,80 1,8 2,2 0 42 0,42 10,2 9,8 11,6 13,9 3,48 2,89

5,39 7,24 0,30 3,3 3,7 0,37 0,38 14,6 11,2 1,5 29,4 12,7 1,9 4,33 3,97 0,16

определялась условиями, создаваемыми предшественниками и составом чередующих культур в севообороте, что в конечном итоге отражалось на величине урожайности озимой пшеницы. Большей величине урожая пшеницы соответствует меньшее содержание продуктивной влаги в почве ко времени ее уборки (г = 0,590±0,233).

Наиболее эффективно продуктивная влага использовалась озимой пшеницей размещенной по черным парам. Коэффициент водо. потребления ее (Кв) при этом был равен в среднем 654 т|т. Зерновые насыщенные колосовыми культурами до 67—75% и зернопро. пашные севообороты по эффективности использования влаги озимой пшеницей близки. Кв пшеницы этих севооборотов на 35 % выше, чем в севооборотах с черным паром. Наибольшее снижение эффективно, сти использования продуктивной влаги озимой пшеницей наблюда. ется в повторных ее посевах в звене с горохом и кукурузой на силос и особенно при бессменном возделывании, где Кв в среднем в 2,4 раза больше, чем в других видах севооборотов.

Подавляющая часть биологических процессов в почве связана с накоплением и разложением растительных остатков. Установлена корреляционная зависимость содержания растительных остатков озимой пшеницы в почве от-степени насыщенности севооборота ко. лосовыми культурами (г=0,995±0,0!45).

Наибольшее количество растительных остатков содержалось и почве зерновых севооборотов, насыщенных колосовыми культурами до 67—75%, и в повторных посевах озимой пшеницы. Наименьшее в зернопропашном севообороте, в структуре которого содержится ЗЗо/0 колосовых. Остальные варианты по содержанию растительной . биомассы в почве под озимой пшеницей занимали промежуточное положение. Установлена прямая корреляционная зависимость содержания азота, фосфора и углерода в пожнивно.корневых остатках от их количества. Коэффициенты корреляции при этом были равны, соответственно: 0,966+0,078; 0,688±0,219; 0,949+0,095.

Отношение С:М в растительных остатках озимой пшеницы изменяется от 32,4—35,8 в зернопропашных и зернопаропропашиоМ севооборотах до 36,5—42,7 в зерновых, то есть в последних минера-лизациопная способность свежего органического вещества ниже, чем в первых.

Коэффициент минерализации растительной биомассы (КАА| МПА) в почве под озимой пшеницей зернопропашных и зернопа. ропропашного севооборотов в 1,5 раза выше, чем в зерновых. Более вы.

сока здесь численность актиномицетов и целлюлозоразрушающих микроорганизмов, а также активность каталазы и пероксидазы, участвующих в минерализации гумусовых веществ. Выявлена обратная корреляционная связь активности каталазы с общим количеством органического вещества почвы (—0,785+0,196) и прямая связь пероксидазы с численностью минерализаторов (0,638±0,243) и актиномицетов. (0,661 ±0,237). В то же время активность полифенол. оксидазы положительно коррелирует с количеством растительных остатков в почве под озимой пшеницей (0,635±0,244), с численностью аммонификаторов, участвующих в синтезе гумусовых веществ (0,635±0,244) и, соответственно, с активностью уреазы (0,557± 0,263).

Характер взаимосвязей показателей биологической активности почвы под озимой пшеницей указывает на то, что в зернопропаш. ных и зернопаропропашном севооборотах наиболее активно протекают процессы трансформации органического вещества по сравнению с . зерновыми севооборотами, насыщенными колосовыми культурами до 67—75 % • Это подтверждается и степенью разложения клетчатки, которая в последних севооборотах ниже в среднем на б%-

Коэффициент гумусона^опления, определяемый отношением поли. фенолоксидазы к пероксидазе (ПФО|ПО), свидетельствует о луч. ших условиях гумусообразования в почве зерновых севооборотов с высоким удельным весом колосовых культур, где он в среднем на 30% выше, чем в других видах севооборотов.

Более высокий уровень минерального питания формировался ,в почве под озимой пшеницей зернопропашных севооборотов и при раз. мещении ее по черному пару, то есть в тех вариантах, где более активно протекают минерализационные процессы. В почву зерновых севооборотов и повторных посевов озимой пшеницы поступает большое количество соломистой органики, которая содержит в сред, нем на 32% больше углерода. Обилие последнего как энергетического материала приводит к тому, что микроорганизмы поглащают минеральный азот, высвобождающийся при минерализации растительных остатков и ухудшают при этом азотный режим почвы. Однако, в этом случае наблюдается более выравненное в течение вегетации высвобождение элементов минерального питания. В результате урожайность озимой пшеницы в зерновых севооборотах была не ниже, чем в зернопропашных, а в севообороте с 67% разновидо-вых колосовых культур выше на 0,28 т|га.

Максимальная урожайность озимой пшеницы получена при размещении ее по черным парам, минимальная при бессменном возде-

Ш

лывании — в 2,9—4,(5 раза ниже, чём в различных видах севооборотов.

Повторные посевы озимой пшеницы в звене с горохом и кукурузой на силос снижают урожайность зерна в среднем на 15,1%, в звене с черным паром — на 8,3%, Уровень урожайности повторной паровой озимой пшеницы выше, чем в зерновых и зернопропашных севооборотах.

ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ В ПОСЕВАХ ЯЧМЕНЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ЕГО ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

В среднем за четыре года исследований запасы продуктивной влаги в почве весной при посеве ячменя были близки по всем вари, антам опыта (табл. 2). К уборке они уменьшались, при этом наблюдалась обратная корреляционная зависимость урожайности ячменя от содержания продуктивной влаги в почве (г = —0,996±0,052) и прямая зависимость ее от почвенного расхода влаги (г=0,989± 0,085). В зерновых севооборотах, насыщенных колосовыми культурами до 67—75%, почвенный расход продуктивной влаги был в среднем на 8,4% ниже, чем в зернопропашном и зериопаропропаш. ном севооборотах.

Различия _в содержании растительных остатков в почве под ячменем в разных видах ¡севооборотов такие же, как и под озимой пшеницей, то есть чем выше степень насыщенности севооборотов колосовыми культурами, тем больше содержится в почве под ячменем растительной биомассы (0,998±0,050). В почве зерновых севооборотов, насыщенных колосовыми культурами до 67—75%, под ячменем содержится растительных остатков на 25% больше, чем в зернопропашном и зернопаропро. пашном севооборотах. Выявлена корреляционная зависимость ко. личеств азота, фосфора, калия и углерода,, поступающих в почву с пожшщно.корневыми остатками, от их массы^ соответственно: 0,996+0,052; 0,875±0,230; 0,997±0,217; 0,985± 0,100.

Отношение C:N в растительных остатках ячменя в разных видах севооборотов изменяется незначительно с 25,4 до 26,8. Однако, по. ступление-более высокого количества органической биомассы в поч. ву зерновых севооборотов способствовало снижению коэффициента минерализации и степени разложения клетчатки, особенно в сево. обороте с 75% колосовых культур. В почве последнего наблюдается тенденция с снижению уровня минерального питания. Установлена корреляционная связь степени разложения льняного полотна в почве

Таблица 2

Показатели плодородия почвы в посевах ячменя в среднем за 1987 — 1990 гг.

Севооборот

Продуктивная влага в слое почвы 0—150 см, мм

посев

уборка

о .

О PS

я т н '

S И

t« й

it Р*

О S

К В

с 3 е о х ^

к I

£ ч—'__.

о О w ®

* £ оЛ

_ о н о

К з

р я

g л а

g R о

О QJ

И н о

КАЛ ПФО

МПЛ ПО

2,0 0,48

1,8 0,38

* 2,2 0,34

2,0 0,28

В среднем за вегетацию в слое почвы 0—40 см

N—N03 мг|кг

степень разложения

клетчатки,

¡% -

as

=е

Я се S h

.опгг

Горох — озимая пшеница—

ячмень 203,7 82,5

Горох — озимая пшеница-

овес — ячмень 205,3 96,1

Горох — озимая пшеница—

кукуруза на зерно —

ячмень , 207,2

1011

1005

5,45 5,99

Черный пар — озимая пшеница — кукуруза на зерно — ячмень

НСР,

05

205,9 18,4

79,2

82,6 12,8

0,35

0,8 1,53 0,09

под ячменем с содержанием минерального азота (0,976+0,152).

В зерновом севообороте с 75% колосовых культур в ,почве под ячменем на 29% увеличивается численность грибной микрофлоры в сравнении с другими севооборотами, что создает предпосылки к развитию токсичности почвы; увеличиваются количество подвижных гуминовых кислот и водорастворимого - гумуса, что способствует увеличению мобильности гумуса почвы. Очевидно, в почве под ячме. нем) являющимся третьей подряд колосовой культурой в данном севообороте, начинают превалировать минерализационные процессы в системе «синтез-распад» гумуса почвы, что отрицательно сказы, вается на ее потенциальном плодородии.

В почве под ячменем зернового севооборота с 67% колосовых культур на 14,7 и 17,2 %| выше активность уреазы и полифенолок. сидазы. В почве зернопропашного и зернопзропропашного севооборотов увеличивается активность инвертазы, каталазы и пероксида. зы, соответственно на 8,6%, 28,9%, 31,6%. Коэффициент гумусона. копления зернового севооборота с 67% колосовых культур на 45,5% выше, чем в других вариантах. Каталаза имеет обратную корреляционную связь с общим количеством органического вещества почвы (—0,999+0,032) и прямую связь с пероксидазой (0,927±0,266). Активность полифенолоксидазы находится в обратной зависимости по отношению к пероксидазе (—0,856+0,199) и каталазе (—0,987± 0,115).

Урожайность ячменя в зерновом севообороте с 75% колосовых культур получена на 4,2% ниже, чем в других севооборотах, где она была практически одинаковой. Бессменное возделывание ячменя приводит к снижению его урожайности в сравнении с возделыванием в севооборотах в среднем в 1,64 раза.

плодородие почвы в посевах гороха при различных условиях его возделывания

Ко времени посева гороха наибольшие запасы продуктивной влаги в слое почвы 0—150 см .сформировались при размещении его по кукурузе (229,3 мм) в зернопропашном севообороте, в структуре которого содержится 33% колосовых культур, в севообороте с повторным посевом озимой пшеницы (223,6 мм) ,и в бессменном его посеве (249,6 мм). При размещении гороха по стерневым предшественникам в других видах севооборотов запас влаги составил в среднем 208,7 мм.

Самое Продуктивное использование влаги горохом наблюдается! в зерновых севооборотах насыщенных до 67—75% колосовыми культурами. В среднем на 17,7% снижается эффективность исполь. зования влаги горохом в других исследуемых севооборотах. Самый непродуктивный расход влаги на единицу продукции отмечен в бес. сменном посеве гороха. '

После уборки гороха больше растительных 'остатков остается в почве зерновых севооборотов, чем зернопропашных, то есть сохра. ннется закономерность выявленная для озимой пшеницы и ячменя. Пожнивно-корневые остатки гороха разных видов севооборотов по качественному составу различаются незначительно. Отношение С;Ы в них в 1,5—2 раза уже, чем в остатках ячм,еня и озимой пше. ницы. Они быстро минерализуются сами и способствуют повышению интенсивности разложения растительных остатков других культур, что особенно важно для зерновых севооборотов, где горох является единственной культурой, снимающей напряженность минерализаци. онных процессов.

Различия в содержании нитратного азота в почве под горохом в разных видах севооборотов несущественны! Исключение составляет севооборот с повторным посевом озимой пшеницы, где нитратов I. почве под горохом содержалось в среднем на 12,2% меньше.

Бессменное возделывание гороха снижает его продуктивность в сравнении с севооборотным в среднем в 2,9 раза. Достоверно более высокая урожайность гороха по сравнению с большинством * исследуемых севооборотов получена в зерновом севообороте с 67% разновидовых колосовых культур-

ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ В ПОСЕВАХ КУКУРУЗЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ЕЕ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ

Установлено, что влагообеспеченность кукурузы на зерно возделываемой бессменно не хуже, чем в разных видах изучаемых севооборотов, а продуктивность использования влаги находится на уровне четырехпольного зернопропашного севооборота.

Качественный состав растительных остатков кукурузы, а также их масса, в отличии от озимой пшеницы, ячменя и гороха не ¿зави. сили от уровня питательного режима почвы. Таким образом, куку. руза в меньшей мере, чем другие культуры, реагирует на условия произрастания, определяемые тем или иным видом севооборота. Она использует то эффективное плодородие, которым обладает обыкновенный чернозем, а высота урожая зерна определяется в основном погодными условиями.

ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ В РАЗЛИЧНЫХ ВИДАХ КОРОТКОРОТАЦИОННЫХ СЕВООБОРОТОВ

Эффективность использования влаги чередующимися культурами в различных видах севооборотов неодинакова и зависит от степени насыщенности их теми или иными культурами (табл. 3). Суммарное водопотребление напрямую связано как с весенними запасами продуктивной влаги "в почве, так и с остаточными- ее количествами. Коэффициенты корреляции при этом соответственно равны: 0,794 ± 0,304; 0,931±0,182. Наиболее продуктивно используется влага в зерновых севооборотах при чередовании в них разновидовых колосовых культур с горохом (67—75% колосовых и 25—33% зернобобовых), а также в зернопропашных севооборотах с концентрацией зерновых колосовых культур 50—67%. Снижение доли последних в севообороте ниже 50% и увеличение доли пропашных культур выше 25% приводит к снижению продуктивности водопотребления-

-В почве каждого вида севооборота формируется индивидуальный уровень поступления — разложения растительных остатков, который зависит от степени насыщенности их колосовыми культурами то есть чем больше растительных остатков содержится в почве в убор, ку, тем больше их разлагается к весне следующего года (0,919± 0,149).

Минимальное количество растительных остатков содержит почва зернопропашного севооборота (4,08 т|га). В среднем на 8,8% больше их в почве зернопропашных и на 16,7% больше в зерновых, насыщенных с 50 До 75% колосовыми культурами, севооборотах. В почве севооборотов с повторными посевами озимой пшеницы коли, чество пожнивно.корневых остатков возрастает еще н'а 13,1%.

Показатели биологической активности указывают, на разнонап-равленность биологических процессов в почве разных видов севооборотов. В зернопропашных и зернопаропропашном севооборотах активизируются процессы минерализации органического вещества почвы: увеличивается численность микроорганизмов потребляющих минеральные формы азота, нитрификаторов, целлюлозоразрушаю. щих микроорганизмов, актиномицетов, повышается степень разложения клетчатки, активность инвертазы, каталазы и пероксидазы. В результате формируется более высокое эффективное плодородие ючвы, чем в зерновых севооборотах, в которых эти процессы несколько ингибируются, что позволяет частично регулировать процесс нитрификации без снижения урожайности чередующихся культур.

В почве зернового севооборота с 67% колосовых культур создаются лучшие условия гумусообразования. Здесь на 30,6% выше

1Б

- Таблица 3

Показатели плодородия почвы в различных видах севооборотов (1987—1990 гг.)

Севооборот

3 о Й «

3 2

4 " % о

С! си >5 Я

С

сс

о н «еГ н -я «

с, а к я я" о в ч

8 5 X а

Кол-во остат.,

рас1'. т[га

>>со 1.2

я

о

СП

оз

о

Я оо у со

о СЭ О -г*

В среднем за вегетацию в слое почвы 0—40 см

О 2 I -2

з §

я 5

5 ™ О

н & 5

О а И

Углерод отдельных групп гумусрвых веществ,

°

©!с с ¡а

Л н-

>в<Н

ш в н

СО О

О

>е< о

Горох — озимая пшеница'

Горох — озимая пшеница — ячмень Горох — озимая пшеница — овес — ячмень Горох — озимая пшеница — кукуруза на зерно

Горох — озимая пшеница — кукуруза на зерно — ячмень Черный пар — озимая пшеница — кукуруза на зерно — ячмень Горох} — озимая пшеница г— озимая пшеница Кукуруза на силос— озимая пшеница — озимая пшеница Черный пар — озимая пшеница — озимая пшеница •

<

о <Я к

2 +1

50 1197 5,00 1,82 11,8 — — — — — -370'.

67 1008 5,23 2,01 14,7 14,4 ,;: 2,208 0,638 0,804 3,55 -293

75 982 5,31 1,99 13,6 14,6 0,39 2,232 0,625 0,863 3,57 -428

33. 1074 4,54 1,70 14,6 -1043

50 998 4,34 1,81 15,1 15,1 0,36 2,120 0,704 0,776 3,01 —974

50 1101 4,08 2,13 17,6 20,1 0,34 2,219 0,681 0,800 3,26 -1873

67 967 5,67 2,28 12,4 58

67 1104 6,62 2,59 ' 12,8 __ !_, —. _ _ — -139

67 1066 5,28 2,55 15,5

-1363:

коэффициент гумусонакоплення (ПФО|ПО). В групповом составе гумуса почвы этого севооборота увеличивается общее содержание гумииовы.х кислот, снижается содержание фульвокислот, отношение Сгк:Сфк становится шире. В составе гумшшвых кислот увеличивается фракция гуматов кальция. Отмечается тенденция к увеличению углерода остатка.

Применение минеральных удобрений в дозе N50 Р60 Кб0 не позволяет получить положительного баланса гумуса ни в одном из исследуемых видов севооборотов. Однако, минимальный дефицит гумуса складывается в зерновом севообороте, в структуре которого содержится 67% разновидовых колосовых культур. Установлена корреляционная зависимость образования гумуса от количества пожнив, ио-корневых остатков, поступающих в почву (0,919+0,197).

Наименьший выход зерна с гектара севооборотной площади получен в двухпольном севообороте горох — озимая пшеница (3,63 т|га). В среднем на 0,49 т|га или на 21,3% выше выход зерна в других видах севооборотов, в которых разница в продуктивности не превышала 0,08 т|га (табл. 4). Несколько ниже выход зерна в севообороте с повторным посевом озимой пшеницы в звене с горохом. Наиболее высоким выходом кормовых единиц характеризуются зернопропаш. ные и зернопаропропашной севообороты, в структуре которых со. держится кукуруза на зерно.

укономическая эффективность различных видов короткоротационных севооборотов

Наиболее высоким уровнем рентабельности характеризуются севообороты: зерновой и зернопаровой с повторным посевом озимой пшеницы, в структуре которых содержится 67% колосовых культур (табл.4).

Увеличение условно чистого дохода в зернопропашных и зерно. паропропашном севооборотах сопровождается повышением себсстои. мости продукции, что приводит к снижению уровня рентабельности в сравнении с зерновыми севооборотами.

Самыми низкорентабельными являются севообороты: двухпольный зерновой и зернопропашной с повторным посевом озимой пшеницы.

Бессменное возделывание озимой пшеницы, ячменя н гороха экономически нецелесообразно. При размещении данных культур в севообороте уровень рентабельности возрастает по озимой пшенице в 3,5—6,3 раза, по ячменю в 1,9—2,1 раза д по гороху в 8,1—9,2 раза. Бессменное возделывание кукурузы на зерно не приводит к ухудшению показателей экономической эффективности.

Таблица 4

Экономическая эффективность бессменных культур п различных видов 'севооборотов (1987—1990 гг.)

Севооборот Выход зерна, | т|га 2 Ф я И К и Условно чистый Доход, руб.|га Себестои. ' мость зер-[ на, руб.|т. Уровень рентабельность, од

Озимая пшеница — бес-

сменно 1,09 1,15 69,6 136,1 46,9

Ячмень — бессменно 1,81 2,17 171,1 85,5 110,6

Горох — бессменно 0,54 0,62 27,0 300,0 16,7

Кукуруза на зерно—бес

сменно 3,72 4,89 1000,0 131,2 204,9

Горох — озимая пше-

ница 2,30 3,63 364,3 90,8 174,1

Горох — озимая пше-

ница — ячмень 2,75 4,44 420,4 69,1 219,3

Горох — озимая пше-

ница — овес — ячмень 2,77 4,52 378,6 67,3 203,0

Горох — озимая пше-

ница — .кукуруза на

зерно 2,76 5,94 560,7 108,9 186,5

Горох — озимая пшена.

ца — кукуруза на зер-

но — ячмень 2,88 5,77 528,4 92,9 197,7

Черный пар — озимая

пшеница — кукуруза 2,80

на зерно. — ячмень 5,67 495,9 87,5 202,3

Горох — озимая пше-

ница — озимая пше-

дица ■ 2,62 3,78 402,8 76,1 202,4

Кукуруза на силос —

озимая пшеница — 2,12* 4,36 461,4 63,1 184,0

озимая пшеница 3,00 475,2 104,4 160,5

Черный пар — озимая

Пшеница — озимая

пшеница 2,77 3,75 378,7 63.1 216,9

*В числителе показаны фактический выход зерна и его себестоимость. Условно чистый доход и уровень рентабельности рассчитаны _с учетом произведенного силоса.

В знаменателе ¡произведен расчет показателей экономической эффективности с учетом перевода кукурузного, силоса в зерновые единицы.

выводы

1. Плодородие почвы в значительной степени определяется коли, чеством и качеством поступающего в нее свежего органического вещества, при разложении которого в почве различных видов севооборотов формируется различный уровень эффективного плодородия, который, в свою очередь, определяет качественный состав биомассы растений, активность се минерализации. Биологически активные культуры (горох, кукуруза), а также черный пар являются активи. заторами этого циклического процесса, а зерновые колосовые куль, туры — регуляторами.

2. Насыщение севооборота колосовыми культурами до 67% не ухудшает режима влажности почвы и способствует' более продуктивному ее использованию.

Бессменное возделывание сельскохозяйственных культур в сравнении с севооборотом приводит к значительному снижению продуктивности использования влаги: гороха — в 2,7 раза; озимой пшеницы — в 2,9 раза; ячменя на 32,4%. И только до кукурузе различий не обнаружено.

Включение в севообороты .кукурузы приводит к увеличению сум. марного водопотреблення, как всего севооборота, так и сельскохозяйственных культур, особенно размещенных по ней непосредственно. Продуктивность использования влаги при этом снижается по сравнению с севооборотами без кукурузы.

К посеву озимой пшеницы больше продуктивной влаги содержится в почве черного пара. В неблагоприятные по увлажнению годы гидрологическая роль черного пара возрастает. Урожайность озимой . пшеницы имеет прямую связь с количеством продуктивной влаги в почве при ее посеве.

3. В каждом отдельно взятом виде севооборота формируется индивидуальный уровень поступления.разложения растительных остатков, который зависит от климатических условий и степени, насыщенности севооборотов теми или иными культурами.

Увеличение в структуре.севооборотов доли колосовых культур приводит к росту количества растительных остатков поступающих в почву.

При ежегодном чередовании культур с узким и широким соотношением С^ в растительных остатках, то есть инертных (зерновые колосовые) и активных (горох, кукуруза) культур в зернопропаш. ных и зернопаропропашных севооборотах, процессы минерализации. преобладают над гумификацией, что приводит к потере потенциального плодородия почвы.

Двухлетнее чередование зерновых колосовых культур (озимая пшеница, ячмень) прерываемое горохом не влечет за собой напряженности почвенных процессоБл-Напротив, насыщение севооборота до 67% разновидовыми колосовыми культурами сокращает непроизводительные потери азота почвы, позволяет частично регулировать процесс нитрификации без снижения урожайности чередующихся культур, способствует сохранению потенциального плодородия почвы.

4. Более высокий уровень эффективного плодородия почвы формируется в зернопаропропашном, зернопаровом и в зернопропашных севооборотах.

Насыщение зерновых севооборотов разновидовыми колосовыми культурами до 67—75% приводит к снижению уровня минерального питания. Однако, в этом случае наблюдается более выравненное высвобождение элементов питания в течение вегетации сельскохозяйственных культур, что способствовало получению их урожайно, сти на уровне зернопропашных севооборотов.

Насыщение одновидовой колосовой культурой до 67% севообо. ротов с повторными посевами озимой пшеницы в звене с горохом и кукурузой на силос приводит к еще более сильному снижению уровня минерального питания, особенно в почве повторных посевов пшеницы, снижению ее урожайности и в целом выхода зерна с единицы севооборотной площади.

5. Показатели биологической активности почвы объективно отражают направленность почвообразовательного процесса в различных видах севооборотов. ■ ■ .

Увеличение численности микроорганизмов потребляющих минеральные формы азота, цитрификаторов, целлюлозоразрушающих микроорганизмов, а также актиномицетов, повышение степени разложе. ния клетчатки, активности инвертазы, каталазы и пероксидазы свидетельствует о более активной трансформации свежего органиче. • ского вещества почвы в зернопропашных и зернопаропропашном севооборотах в сравнении с зерновыми.

В зерновом севообороте, в структуре которого содержится 67% разновидовых колосовых культур, несколько ингибируется биологическая активность почвы, что приводит к более рациональному использованию ее плодородия и является достаточным для сбалансирования процессов разложения и синтеза органического зещества почвы.

6. Групповой состав гумуса почвы свидетельствует о том, что лучшие условия гумусообразования формируются в зерновом

севообороте, насыщенном колосовыми культурами до 67%.

Применение минеральных удобрений в дозе Ы60 Р60 К60 не позволяет получить положительный баланс гумуса почвы.

7. Насыщение зернового севооборота до 67% колосовыми культурами не приводило к снижению урожайности чередующихся культур и выхода зерна с гектара севооборотной площади по сравнению с зернопропашными севооборотами. Урожайность озимой пшеницы в последних севооборотах была ниже на 0,32 т|га.

Самой низкой урожайностью характеризуются бессменные посевы гороха, озимой пшеницы, ячменя.

Урожайность кукурузы на зерно не зависит от способа возделывания и степени насыщенности севооборотов колосовыми культурами.

8. Повторные посевы озимой пшеницы снижают урожайность зерна на 0,44 т|га в звене о горохом, на 0,59 т|га в звене с кукурузой на силос, на 0,36 т|га в звене с черным паром.

Уровень урожайности повторной озимой пшеницы в звене с черным паром выше, чем в зерновых и зернопропашных севооборотах. Следовательно, возможен повторный посев озимой пшеницы в звене с черным паром на фоне рекомендованных в зоне доз минеральных удобрений. I

9. Качество зерна сельскохозяйственных культур зернового севооборота с 67% колосовых не ]уступает качеству зерна других видов севооборотов. Зерно озимой пшеницы этого севооборота получило также высокую технологическую оценку.

10. Короткоротационные севообороты насыщенные до 67% колосовыми культурами имеют высокую экономическую эффективность, характеризуются низкой себестоимостью продукции и высокой рентабельностью.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Чередование культур в специализированных короткоротацион. ных севооборотах должно строиться на принципе плодосмена, допускающего двухлетнее размещение разновидовых зерновых колосовых по колосовым (видовой плодосмен).

Допустимо насыщение короткоротационных севооборотов разно. видовыми колосовыми культурами до 67%, при этом 33% должны занимать бобовые культуры.

2, Возделывание повторных посевов озимой пшеницы возможно только в звене с черным, паром.

3. Необходимым условием чередования зерновых колосбвых кулЬтур по колосовым является применение полного минерального удоб. рения под каждую культуру севооборота.

4. Введение зерновых севооборотов насыщенных до 67% зерно, выми колосовыми культурами в фермерских (крестьянских) хозяйствах будет иметь целый ряд преимуществ в связи с ограничением набора техники и средств защиты растений.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Насыщение севооборотов зерновыми культурами в степи ЦЧЗ || Совершенствование технологий возделывания зерновых культур в Центральном Черноземье: Сб. науч. тр |НИИСХ ЦЧП им. В, В, Докучаева. — 1987, — С. 92—103 (в соавторстве).

2. Эффективность минеральных удобрений в зерновых звеньях севооборотов на обыкновенном черноземе ЦПовышение продуктивности зерновых культур при интенсивном возделывании: Сб, науч. тр.| НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева. — 1988. - С; 30—37 (в соавторстве).

3. Изменение плодородия почвы в зерновых севооборотах || Состояние черноземов и пути повышения их плодородия: Сб. науч. тр.1 НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева. — 1989,— с: 54—60,

4. Концентрация зерновых культур в севооборотах ЦентральноЧерноземной зоны || Земледелие. — 1993. — № 7,—С. 17—19 .(в со. авторстве).

5. Агротехнические основы построения зерновых севооборотов для фермерских хозяйств ЦЧЗ || Зерновые культуры. — 1994. —№ 2. С. 15—16 (в соавторстве).

6. Биологическая активность обыкновенного чернозема в зерновых севооборотах || Материалы зонального научно-методического совещания. — Липецк (в печати).

-7. Влияние различных видов севооборотов на биологические свойства обыкновенного чернозема || Материалы зонального научно-методического совещания. Тамбов (в печати). ч

- 8. Озимая пшеница в зерновых севооборотах ЦЧЗ ||Сб. науч. гр.| НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева (в печати — в соавторстве).

9. Динамика растительных остатков в почве при различных способах, возделывания культур ||Сб. науч. тр,| НИИСХ ЦЧП им. В. В, Докучаева (в печати — в соавторстве).

10. Научно.агротехнические аспекты зерновых короткоротацион. ных севооборотов в Центрально-Черноземной -зоне || Вестник Рос-сельхозакадемии (в печати — в соавторстве).