Севооборот как фактор организационно-технологической основы рационального использования земли и воспроизводства плодородия почвы. Системы земледелия. Севообороты Как связан севооборот с плодородием почвы

05.02.2021

Севооборот

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

продуктивность

баланс гумуса

плодородие

севооборот

Многолетний стационарный полевой опыт

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Таблица - Прогнозируемый баланс гумуса в зависимости от вида севооборота

Вид севооборота	Минерализуется гумуса, кг/га	Количество вновь образованного гумуса, кг/га	гумуса, кг/га
Зернопаропропашной севооборот (2003-2005 гг.)
Зернопаротравяной севооборот (2006-2010 гг.)
Зернопаротравяной севооборот (2011-2013 гг.)
Сидеральный (2012-2013 гг.)

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

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

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

Результаты оценки севооборотов по продуктивности представлены на рисунке.

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

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

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

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

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

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

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

Рецензенты :

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

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

Библиографическая ссылка

Павликова Е.В., Ткачук О.А. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПОЛЕВЫХ СЕВООБОРОТОВ НА ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ И ИХ ПРОДУКТИВНОСТЬ В ЛЕСОСТЕПНОЙ ЗОНЕ СРЕДНЕГО ПОВОЛЖЬЯ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=13080 (дата обращения: 01.02.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

Ключевые слова

СЕВООБОРОТ / ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВЫ / ПОЖНИВНЫЕ КУЛЬТУРЫ / ГУМУС / СОЛОМА / МНОГОЛЕТНИЕ ТРАВЫ / CROP ROTATION / SOIL FERTILITY / CROP CULTURE / HUMUS / STRAW / PERENNIAL GRASSES

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы - Никончик Петр Иванович

В статье изложены результаты 30-летнего стационарного опыта по изучению влияния различных типов и видов севооборотов на основные показатели плодородия почвы . Показана роль растений (зерновых, зернобобовых, многолетних и однолетних трав, пропашных) в воспроизводстве плодородия. Количественно отражена общая биомасса растений, отчуждаемая с урожаем и поступающая в почву в виде корневых и пожнивных остатков, а также запасы основных элементов питания, содержащихся в этих частях биомассы и доля возврата их в почву при возделывании культур в основных и промежуточных посевах (всего 30 видов). Эти же определения выполнены в различных видах севооборотов : зернотравянопропашном, зернотравяном, зернопропашном, пропашном. Представлен баланс гумуса в почве в названных видах севооборотов при навозно-минеральной и минеральной системах удобрений. Показано влияние запашки соломы и пожнивных культур при использовании на корм и зеленое удобрение на баланс гумуса в почве. Изложены расчеты возможных источников пополнения органического вещества в почве.

Текст научной работы на тему «Севооборот и воспроизводство плодородия почвы. Результаты 30-летнего стационарного опыта»

УДК 631.582:631.452

СЕВООБОРОТ И ВОСПРОИЗВОДСТВО ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ. РЕЗУЛЬТАТЫ 30-ЛЕТНЕГО СТАЦИОНАРНОГО ОПЫТА

П.И. НИКОНЧИК

(Научно-практический центр НАН Беларуси по земледелию, г. Жодино)

В статье изложены результаты 30-летнего стационарного опыта по изучению влияния различных типов и видов севооборотов на основные показатели плодородия почвы. Показана роль растений (зерновых, зернобобовых, многолетних и однолетних трав, пропашных) в воспроизводстве плодородия. Количественно отражена общая биомасса растений, отчуждаемая с урожаем и поступающая в почву в виде корневых и пожнивных остатков, а также запасы основных элементов питания, содержащихся в этих частях биомассы и доля возврата их в почву при возделывании культур в основных и промежуточных посевах (всего 30 видов). Эти же определения выполнены в различных видах севооборотов: зернотравянопропашном, зернотравяном, зернопропашном, пропашном. Представлен баланс гумуса в почве в названных видах севооборотов при навозно-минеральной и минеральной системах удобрений. Показано влияние запашки соломы и пожнивных культур при использовании на корм и зеленое удобрение на баланс гумуса в почве. Изложены расчеты возможных источников пополнения органического вещества в почве.

Ключевые слова: севооборот, плодородие почвы, пожнивные культуры, гумус, солома, многолетние травы.

CROP ROTATION AND SOIL FERTILITY IMPROVEMENT. RESULTS OF 30-YEAR LONG-TERM EXPERIMENT

(Scientific and Practical Center of NAS of Belarus on agriculture)

The article presents the results of 30-year stationary experiment on the study of the effects of various types and kinds of crop rotations on main indicators of soil fertility. The role of plants (cereals, legumes, perennial and annual grasses, row crops) in the maintenance of soil fertility is shown. The total biomass of plants obtaining at harvest time and entering into soil as root and aftermath residues as well as the biomass of the reserves of basic nutrition elements containing in those parts of the biomass and the proportion of their return to soil at cultivation of plants in basic and interplanted crops (in all 30 species) are quantitatively reflected. The same definitions are suitable for different kinds of crop rotations: grain-grass-row, grain-grass, grain-row, and row. Balance of humus in soil in the above-mentioned crop rotations using manure and mineral fertilizing and only mineral fertilizing systems is presented. The effect of straw ploughing and postharvest crops used for fodder and green manure on the balance of humus in soil is shown. Calculations of possible sources of replenishment of organic matter in the soil in agriculture of Belarus are given.

Key words: crop rotation, soil fertility, crop culture, humus, straw, perennial grasses.

Общеизвестно, что плодородие почвы и его воспроизводство являются основой научного земледелия. С плодородием всегда связывали пригодность почвы для возделывания культурных растений, удовлетворения их потребности в земных факторах жизни: воде, питательных веществах и способности обеспечивать получение высокого урожая. Важнейшими показателями плодородия почвы являются содержание гумуса и доступных питательных веществ. До недавнего времени в Республике Беларусь баланс органического вещества и содержание гумуса поддерживались за счет широкого применения торфа для удобрения. В 1970-1980 гг. доля его по сухому веществу составляла более 50% от всех видов органических удобрений. В настоящее время в связи с резким уменьшением использования торфа заготовка и применение органических удобрений сократились с 80 до 40 млн т, а в пересчете на подстилочный навоз - с 60 до 30 млн т, или с 12 до 6 т на 1 га пашни. В этих условиях резко возрастает роль растений и структуры посевных площадей в севооборотах в регулировании баланса органического вещества.

Отчуждение питательных элементов с урожаем и возврат их в почву с растительными остатками занимает важное место в биологическом круговороте веществ, изменение которого имеет большое значение для совершенствования и разработки наиболее эффективных систем земледелия. Определение количественных величин накопления органической массы за счет корневых и пожнивных остатков и заключенных в них питательных элементов, а также выноса этих элементов с урожаем имеет большое практическое значение для обоснования мероприятий, связанных с повышением плодородия почвы, эффективным использованием удобрений, структурой посевных площадей, размещением культур по предшественникам и другими элементами системы земледелия .

Роль с.-х. севооборота в поддержании баланса органического вещества в почве возрастает в условиях специализации и концентрации с.-х. производства. Создание крупных ферм и комплексов способствует неравномерности распределения навоза по территории и сосредоточению его в больших количествах вблизи этих ферм. При безподстилочном содержании скота полученный жидкий и полужидкий навоз малопригоден в качестве органического удобрения. В таких условиях регулирование баланса органического вещества в почве за счет рационального сочетания культур в севооборотах имеет особенно важное значение .

Специализация земледелия требует сосредоточения однотипных культур в севооборотах. Насыщение их культурами с маломощной корневой системой снижает возможность поступления органического вещества в почву за счет растительных остатков. Поэтому в условиях специализации земледелия возрастает необходимость знания особенностей каждой культуры в накоплении органической массы в виде корневых и пожнивных остатков и содержания в них элементов питания. Не меньшее значение имеет определение баланса гумуса в различных видах севооборотов с разной структурой посевов .

Методика

Исследования по изучению влияния различных типов и видов севооборотов на плодородие почвы проводятся в стационарном опыте, заложенном в 1978 г. на экспериментальной базе «Жодино» Научно-практического центра НАН Беларуси по земледелию. Полная схема опыта определена в 1980 г. В 2010 г. исполнилось 30 лет с начала получения информации.

Почва опытного участка дерново-подзолистая, среднеоподзоленная, развивающаяся на легком песчанисто-пылеватом суглинке, подстилаемом с глубины 50-70 см моренным суглинком.

Всего изучается 20 схем севооборотов, в разной степени насыщенных различными зерновыми и кормовыми культурами, а также промежуточными с использованием их на корм и зеленое удобрение. Насыщение зерновыми составляет от 33 до 75%, многолетними травами - от 12 до 100%, пропашными - от 12 до 100%, промежуточными - от 12 до 37%. По видам изучаемые севообороты относятся к зернотравянопропашным (полный плодосмен), зернотравяным, зернопропашным, зерновым, пропашным. По продолжительности ротации: два севооборота - 9-польные, девять - 8-польные, один - 6-польный, два - 5-польные, четыре - 4-польные, один - 3-польный, один - 2-польный.

Исследуемые севообороты изучаются при различных системах и уровнях удобрений: 1) навоз соломистый - 11 т/га + №К; 2) навоз 22 т/га + 1/2 №К; 3) навоз 22 т/га; 4) КРК. Применяются следующие дозы минеральных удобрений: под зерновые - К80Р60К100, пропашные - К120Р90К150, клевер - Р90К150, клевер + злаки 2-го г.п. - К90Р90К150, злаковые травы - К180Р90К150. В зерновом севообороте на протяжении 30 лет изучается использование соломы в качестве органического удобрения. Запашка ее производится в чистом виде, а также в сочетании с крестоцветными пожнивными культурами при использовании на корм и зеленое удобрение.

В качестве промежуточных культур в севооборотах изучаются: озимая рожь на зеленую массу, после уборки которой в поукосных посевах возделываются однолетние бобовые культуры; подсевной однолетний райграс под люпин и горохо-овсяную смесь; пожнивные крестоцветные культуры (редька масличная, горчица белая, рапс озимый). Пожнивные культуры изучаются с использованием на корм и зеленое удобрение в чистом виде и в сочетании с соломой.

Результаты и их обсуждение

В результате 30-летних исследований в комплексном стационарном опыте по изучению различных типов и видов севооборотов при различных системах удобрений получен обширный экспериментальный материал, имеющий важное значение для дальнейшего совершенствования систем земледелия в Беларуси.

Влияние различных типов и видов севооборотов на основные показатели плодородия почвы (баланс органического вещества, биологический круговорот основных элементов питания, хозяйственный и почвенный баланс азота, фосфора и калия, физические свойства и биологическую активность почвы). Для установления роли севооборотов в плодородии почвы определена общая биомасса растений (надземная + корни), отчуждаемая с урожаем и поступающая в почву в виде пожнивных и кормовых остатков, а также запасы основных элементов питания, содержащихся в этих частях биомассы и доля возврата их в почву при возделывании основных полевых культур: зерновых, зернобобовых, однолетних и многолетних трав, пропашных - всего у 30 культур. Эти же определения выполнены в различных видах севооборотов: зернотравянопропашном, зернотравяном, зернопропашном, зерновом, пропашном, изучаемых при различных системах и уровнях удобрений, на почвах разной степени окультуренности (средне- и хорошо окультуренной). Такие же исследования проведены и при изучении промежуточных культур (озимая рожь на зеленый корм, подсевная сераделла, подсевной многолетний горький и кормовой люпин, пожнивные крестоцветные - редька масличная, горчица белая, рапс озимый), а также сево-

оборотов, в разной степени насыщенных различными промежуточными культурами с использованием на корм и зеленое удобрение.

Накопление биомассы, потребление и возврат в почву элементов питания основными полевыми культурами. Исследования показали, что наибольшая биомасса корней и пожнивных остатков накапливалась у многолетних трав (клевер, клевер + злаки, люцерна), составившая 50,4-62,9 ц сухого вещества на 1 га, затем следовали зерновые колосовые (26,2-32,3 ц/га), люпин кормовой (28,1 ц/га), другие бобовые (горох, кормовые бобы, вика, пелюшка, сераделла) - 11,2-16,0 ц/га, пропашные силосные (кукуруза, подсолнечник) - 19,9-25,2 ц/га, корнеклубнеплоды (кормовая и сахарная свекла, брюква, морковь, картофель) - 6,9-11,7 ц/га, промежуточные культуры - 20,8-27,3 ц/га. Удельный вес растительных остатков (пожнивные + корни) по отношению к общей биомассе (надземная + корни) у многолетних трав составлял 40,7-44,5%, у зерновых колосовых и кормового люпина - 30,2-36,3, других однолетних бобовых культур - 11,2-16,0, кукурузы - 35,1, подсолнечника - 17,5, корнеклубнеплодов - 7,8-14,0, промежуточных культур - 43,8-56,5%, а к отчуждаемому урожаю соответственно 52,5-80,2%, 43,3-54,5; 20,8-46,1; 54,2; 21,2; 8,4-16,2; 78-130%.

Накопление биомассы в севооборотах в зависимости от структуры посевов. Изучение накопления в почве органического вещества в различных видах севооборотов показало, что наибольшее количество органической массы за счет корневых и пожнивных остатков поступает в почву в севооборотах с многолетними бобовыми и бобово-злаковыми травами при использовании их не более двух лет (табл. 1).

Т а б л и ц а 1

Ежегодное поступление в почву органического вещества за счет навоза и растительных остатков в севооборотах, ц/га

№ сево-оборота в опыте Структура посевов, % Запахано в почву абсолютно сухой органической массы, ц/га В % за счет

зерно- вые одно- летние травы многолетние травы про- паш- ные проме- жуточ- ные всего в т.ч. наво- за корневых и пожнивных остатков

% в сево-обороте вид и продолжи-тельность использования, лет наво- за корневых и пожнивных остатков

1 50 12,5 25 КТ2 12,5 25 57,7 22,4 35,1 39,0 61,0

9 50 12,5 25 Кл1 (2п) 12,5 - 57,7 22,4 35,3 38,8 61,2

9а 50 12,5 25 Кл1(2п) 12,5 25 64,2 22,4 41,8 34,9 65,1

6 55,6 11,1 33,3 Кл1,КТ2 - 25 63,0 22,4 40,6 36,5 63,5

7 37,6 12,5 50 КЗ4 - - 48,3 22,4 25,9 46,3 53,7

12 62,5 12,5 12,5 Кл1 12,5 25 57,7 22,4 35,4 38,7 61,3

13 75 - 25 Кл1(2п) - - 57,8 22,4 35,4 38,7 61,3

13а 75 - 25 Кл1(2п) - 25 63,8 22,4 41,4 35,1 64,9

2 50 - - - 50 - 45,4 22,4 23,0 49,3 50,7

15 - - - - 100 - 37,0 22,4 14,6 60,5 39,5

П р и м е ч а н и е. Кл1 - клевер 1-го г.п., КТ2 - клевер + тимофеевка 2-го г.п., КЗ4 - клевер + злаки 4-го г.п.

Максимальное их количество накапливалось в 8-польном зернотравянопропашном севообороте с двумя полями клевера одногодичного пользования и возделыванием в двух полях промежуточных культур - 41,8 ц/га (сев. 9а). Близким к этому севообороту был зернотравяной с сочетанием клевера одногодичного пользования и клеверо-тимофеечной смеси двухлетнего пользования - 40,6 ц/га (сев. 6), а также специализированный зерновой севооборот без пропашных культур с двумя полями клевера одногодичного пользования - 41,4 ц/га (сев. 13а). В зернотравянопропашном (9а) и зерновом (13а) севооборотах за счет основных культур поступало в почву 35,3-35,4 ц/га растительных остатков и за счет промежуточных - 6,0-6,5 ц/га. В общем количестве поступившей органической массы удельный вес промежуточных составил 14,5-15,5%.

В севообороте с двухгодичным использованием клеверо-тимофеечной смеси (сев. 1) в почву запахивалось меньше растительных остатков (35,1 ц/га), чем в севообороте с таким же удельным весом многолетних трав (сев. 9а), при одногодичном возделывании клевера в двух полях (41,8 ц/га). Удлинение срока пользования многолетними травами (клевер + злаки) до четырех лет привело к снижению массы запахиваемых растительных остатков до 25,9 ц/га, несмотря на то что в этом севообороте (сев. 7) удельный вес многолетних трав был вдвое больше (50% вместо 25%), чем в севооборотах с одногодичным и двухгодичным использованием клевера (сев. 9 и сев. 1).

Значительно меньше, чем в севооборотах с многолетними бобовыми травами (сев. 1 и 9) поступало в почву корневых и пожнивных остатков в зернопропашном севообороте (сев. 2) - 23,0 ц/га и еще меньше - в пропашном севообороте со 100% пропашных культур (сев. 15) - 14,6 ц/га.

Содержание гумуса в почве в зависимости от вида севооборота и систем удобрений. Обобщающим показателем при оценке роли севооборотов в накоплении органического вещества является изучение их влияния на баланс гумуса в почве. Здесь находит отражение не только поступление в почву свежей органической массы, но и степень ее разложения, которая в значительной мере зависит от технологии возделывания каждой культуры. В наших исследованиях изучался баланс гумуса в почве в различных видах севооборотов: зернотравянопропашном (полный плодосмен), зернотравяном, зернопропашном и пропашном. Исследования проводились при минеральной и навозно-минеральной системах удобрений, что дало возможность вычленить влияние культур и удобрений. Полученные результаты показали, что преимущество в накоплении гумуса имели севообороты с многолетними травами (табл. 2). Показательно, что в этих севооборотах положительный баланс складывался не только при навозно-минеральной, но и при минеральной системе удобрений, что имеет важное значение в условиях уменьшения применения органических удобрений в связи с резким сокращением использования навоза и торфа в сельском хозяйстве.

В изучаемом 8-польном зернотравянопропашном севообороте (сев. 9) многолетние травы возделывались в двух полях на разрыве в виде клевера одногодичного пользования, в зернотравяном (сев. 6) - в виде клевера одногодичного пользования (одно поле) и на разрыве - в виде клеверо-тимофеечной смеси двухлетнего пользования. Среди этих севооборотов по интенсивности гумусонакопления некоторое преимущество имел зернотравяной севооборот без пропашных культур. За 26-летний период увеличение содержания гумуса в почве здесь составило 0,24% при навозноминеральной системе удобрений и 0,04% при минеральной системе; в зернотравянопропашном севообороте - 0,20 и 0,01% соответственно. В этих севооборотах баланс можно охарактеризовать как положительный при навозно-минеральной си-

№ сево- Вид Структура посевов, % Система удобрений Содержание гумуса, % Изменения (+/-), т/га

оборота в опыте севообо- рота зерно- вых одно- летних трав много- летних трав про- паш- ных ис- ход- ное через 26 лет за 26 лет в среднем за год

9 Зерно- травяно- пропашной 50 12,5 25 12,5 ЫРК Навоз + ЫРК 2,26 2,27 2,27 2,47 +0,3 +6,0 +0,01 +0,23

6 Зерно- травяной 55,6 11,1 33,3 - ЫРК Навоз + ЫРК 2.31 2.31 2,35 2,55 +0,9 +7,2 +0,03 +0,28

2 Зерно- пропашной 50 - - 50 ЫРК Навоз + ЫРК 2,25 2,40 2,04 2,35 ,3 ,5 6, 1, -- -0,24 -0,06

15 Пропашной - - - 100 ЫРК Навоз + ЫРК 2,22 2,40 1,93 2,31 ,7 ,7 00 сі -- -0,34 -0,11

П р и м е ч а н и е. Доза навоза 11,2 т на 1 га пашни.

стеме удобрений и бездефицитный, или уравновешенный, при минеральной системе удобрений.

В зернопропашном и пропашном севооборотах баланс гумуса складывался отрицательно как при минеральной, так и при навозно-минеральной системах удобрений. Особенно резко отрицательным он был при минеральной системе, где за 26-летний период его уменьшение составило 0,21 и 0,29%, в то время как при навозно-минеральной системе - 0,05 и 0,09%. Доза органических удобрений 11,2 т на 1 га пашни в этих севооборотах оказалась недостаточной для создания бездефицитного баланса гумуса. Отрицательно складывался баланс гумуса и при бессменном возделывании кукурузы на фоне с навозно-минеральной системой удобрений. За 26-летний период содержание его в слое почвы 0-20 см уменьшилось с 2,44 до 2,28%.

Содержание гумуса в почве в зависимости от удельного веса и режима использования многолетних трав в севообороте. В сельскохозяйственных организациях республики все еще большой удельный вес на пахотных землях занимают злаковые травы. Как правило, это старовозрастные травостои. В связи с этим представляет интерес проследить за динамикой содержания гумуса в почве в зависимости от концентрации трав в севообороте и продолжительности их использования. Результаты исследований показали (табл. 3), что увеличение удельного веса многолетних трав (травостой злаковый) от 33 до 83% за счет удлинения срока их использования от трех до семи лет не приводило к увеличению содержания гумуса в почве, а наоборот, наблюдалась тенденция к снижению его содержания. Такая же тенденция отмечена и в бессменных посевах многолетних трав. На наш взгляд, это можно объяснить тем, что новообразование гумуса за счет ежегодного отмирания части корневой системы не компенсирует полностью убыль его в почве за счет процесса минерализации. Полной компенсации и увеличения накопления можно достигнуть при вовлечении в биоло-

Влияние насыщения севооборотов многолетними травами на содержание гумуса в почве (0-20 см)

Показатель % многолетних трав в севообороте

Продолжительность использования трав, лет 3 4 6 7 Бессменно 26 лет

гический процесс всей корневой массы, что достигается при перезалужении многолетних трав и чередовании их с однолетними культурами в севообороте.

Следовательно, положительная роль многолетних трав на накопление гумуса в почве зависит не только от их удельного веса в структуре посевных площадей, но и от режима использования в севообороте. Наиболее сильно влияние трав проявляется при возделывании клевера с одногодичным использованием или клеверозлаковой смеси с использованием не более двух лет. При одинаковой их доле в структуре севооборота преимущество сохраняется за клевером при одногодичном его использовании.

Таким образом, совершенствование системы использования многолетних трав на пашне, оптимизация их структуры с заменой злаковых травостоев бобовыми и бобово-злаковыми и изменение режима использования в севооборотах будет способствовать не только повышению экономической эффективности травяного поля, но и воспроизводству плодородия почвы и, прежде всего, улучшению баланса органического вещества в земледелии.

Влияние запашки соломы и пожнивных культур на содержание гумуса в почве. В условиях республики Беларусь в результате сельскохозяйственной деятельности ежегодно накапливается более 5,0 млн т малоценной для кормопроизводства соломы (ржи, пшеницы, тритикале, гречихи, рапса). Часть ее используется для подстилки животных, а значительная - запахивается после уборки культур. В связи с этим встает вопрос оценки запахиваемой соломы как органического удобрения, влияния ее на плодородие почвы и, прежде всего, на воспроизводство органического вещества. В наших исследованиях запашка соломы дважды за 8-летнюю ротацию - под пропашные (картофель, кукуруза) и под яровые зерновые культуры (ячмень, овес), - проводимая как в чистом виде, так и в сочетании с пожнивной крестоцветной культурой (редька масличная) с использованием на корм и зеленое удобрение не оказывала существенного влияния на содержание гумуса (табл. 4).

Приведенные данные показывают, что за 26-летний период в вариантах с запашкой соломы имелась лишь тенденция увеличения накопления гумуса в почве. Прирост в варианте с пожнивными культурами на корм без запашки соломы составил 0,07%, с запашкой соломы - 0,08%, а в сочетании с пожнивным зеленым удобрением соответственно 0,02 и 0,05%. Таким образом, полученные данные позволяют сделать вывод, что запашка соломы не приводит к существенному повышению содержания гумуса в почве, а лишь стабилизирует его запасы.

Слабое влияние соломы на процесс гумусонакопления объясняется химической природой ее органического вещества, неблагоприятным соотношением углерода (С) к азоту (К) - 60-100:1.

Система удобрений Наличие и способ использования пожнивной культуры Содержание гумуса, % Изменение, +

исходное, 1977 г. конец 3-й ротации, 2003 г. за 26 лет в среднем за год

ЫРК - 2,35 2,38 +0,03 +0,001

Н + ЫРК - 2,29 2,45 +0,16 +0,006

ЫРК з/к 2,36 2,43 +0,07 +0,003

ЫРК з/у 2,24 2,26 +0,02 +0,0008

Н + ЫРК з/к 2,21 2,40 +0,19 +0,007

Н + ЫРК з/у 2,25 2,38 +0,13 +0,005

ЫРК+солома з/к 2,21 2,29 +0,08 +0,003

ЫРК+солома з/у 2,23 2,28 +0,05 +0,002

П р и м е ч а н и е. Н - навоз соломистый, з/к - зеленый корм, з/у - зеленое удобрение.

Применение навоза обеспечило значительное накопление гумуса. За 26-летний период увеличение составило 0,19% в варианте с пожнивными на корм и 0,13% в варианте с пожнивными на зеленое удобрение, что соответственно в 6 и 4 раза больше, чем от запашки соломы. Одни минеральные удобрения без применения органических обеспечили лишь бездефицитный (уравновешенный) баланс гумуса с положительным значением 0,03% за период исследований.

Изучение влияния пожнивных культур (редька масличная, горчица белая) с использованием их на корм и зеленое удобрение на баланс гумуса в почве показало, что возделывание их в двух полях 8-польного севооборота после озимой ржи на зерно, перед картофелем и перед яровой зерновой культурой (овес, ячмень) оказало положительное влияние на содержание гумуса в почве. За 26-летний период на фоне КРК увеличение составило от 0,03 до 0,07%, а на фоне навоз + №К - от 0,16 до 0,19%.

При запашке пожнивных крестоцветных культур на зеленое удобрение повышалась биологическая активность почвы, но положительного влияния на содержание гумуса не оказывалось. Наоборот, в вариантах севооборота с зеленым удобрением имело место снижение его содержания с 0,07 до 0,02% на фоне КРК за 26-летний период и с 0,19 до 0,13% на фоне навоз + №К, что связано с полным разложением до минеральных веществ, за исключением процесса накопления гумуса.

Роль полевых культур в биологическом круговороте азота, фосфора и калия. Благодаря сельскохозяйственным растениям потребляется из почвы и отчуждается с урожаем большое количество элементов питания. Часть потребленных питательных веществ возвращается в почву вместе с корневыми и пожнивными остатками. Отчуждение питательных элементов с урожаем и возврат их в почву с растительными остатками занимают важное место в биологическом круговороте веществ, изучение которого имеет большое значение для совершенствования и разработки эффективных систем земледелия. Исследования показали, что названные показатели в большой степени зависят от вида растений и значительно изменяются от фона удобрений. Наибольшее количество азота вовлекалось в биологический круговорот люцерной, клевером, кормовым люпином, сераделлой (227397 кг/га), а из небобовых культур - картофелем, морковью, брюквой, сахарной

свеклой (113-159 кг/га). Горох, бобы, вика, пелюшка по количеству вовлекаемого в биологический круговорот азота уступали люцерне, клеверу, люпину и сераделле в виду меньшей их продуктивности (92,2-150,0 кг/га). Меньшим количеством азота в биомассе растений характеризовались зерновые культуры, а из кормовых - кукуруза и кормовая свекла (71,1-109,0 кг/га).

Количество фосфора, вовлекаемого в биологический круговорот, у всех изучаемых культур было значительно меньше, чем азота. В меньшей степени выражены также различия в содержании этого элемента между культурами. Большим его накоплением в общей биомассе растений отличались люцерна, клевер и клеверо-тимофеечная смесь (58,8-90,7 кг/га) и меньшим - горох, кукуруза, гречиха (24,5-31,9 кг/га). Остальные культуры занимали промежуточное положение (35,751,1 кг/га).

По количеству вовлекаемого в биологический круговорот калия среди полевых культур резко выделялись люцерна и клевер (326-371 кг/га). Большое количество его потребляли также корнеплодные культуры, картофель и подсолнечник (190-298 кг/га). Много калия, хотя и меньше, чем в названных культурах, содержалось в биомассе однолетних бобовых культур на зеленую массу и кукурузы (119-155 кг/га). Меньшим потреблением калия характеризовались зерновые и зернобобовые культуры (45,7-91,6 кг/га). Во всех культурах калий резко преобладал над фосфором, особенно в корнеклубнеплодах и культурах на зеленую массу. В биомассе всех небобовых кормовых культур на зеленую массу и корнеклубнеплодов калий в значительной степени преобладал также над азотом.

Из всего количества потребленных растениями питательных элементов большая часть их отчуждается с урожаем и изымается из биологического круговорота. По всем изучаемым культурам вынос азота составил 59,9-91,9%, фосфора - 52,893,8 и калия - 72,2-96,6% от общего их количества, вовлекаемого в биологический круговорот. С урожаем отчуждалось 43,5-287 кг азота, 91,1-58,4 кг фосфора и 38,9290 кг калия с 1 га. С пожнивными и корневыми остатками в почву возвращается меньшая часть усвоенных растениями питательных элементов. По данным наших исследований, с растительными остатками возвращалось в почву следующее количество элементов питания в кг/га: зерновые колосовые - N - 26-32, Р2О5 - 7-9, К2О - 16-21; люпин кормовой - N - 52, Р2О5 - 9, К2О - 31; горох, бобы, вика яровая - N - 22-30, Р2О5 - 5-7, К2О - 12-20; кукуруза - N - 24, Р2О5 - 8, К2О - 35; клевер, люцерна - N - 100-110, Р2О5 - 27-33, К2О - 74-84; клевер + тимофеевка 2-го г. п. - N - 79, Р2О5 - 23, К2О - 68; корнеклубнеплоды - N - 12-17, Р2О5 - 3-6, К2О - 11-24.

Представляет интерес показатель отношения питательных элементов, оставляемых в почве с растительными остатками к их выносу с урожаем (степень возврата), которая характеризует, какая часть от хозяйственного выноса элементов питания остается в почве после уборки культуры с корневыми и пожнивными остатками. Исследования показали, что между культурами наблюдаются большие различия в степени возврата элементов питания в почву. По отношению к выносу с урожаем этот показатель (с интервалом от минимального до максимального) составил: у зерновых и зернобобовых культур по азоту - 27-48%, фосфору - 22-37, калию - 19-42%; у культур на зеленую массу (однолетних и многолетних): по азоту - 17-67%, фосфору - 15-68, калию - 11-32%; у корнеклубнеплодов: по азоту - 11-15%, фосфору - 6-12, калию - 4-11%.

Промежуточные культуры (озимая рожь на зеленую массу; пожнивные - редька масличная, горчица белая, озимый рапс; подсевная сераделла) характеризовались

более высоким удельным весом возвращаемых в почву питательных элементов по отношению к их выносу с урожаем, чем культуры основных посевов. Этот показатель составлял: по азоту - 40-82%, фосфору - 51-95, калию - 26-82%, что объясняется иным распределением сухого вещества биомассы по частям и органам растений, т.е. масса корней и пожнивных остатков преобладает над массой отчуждаемого урожая. Так, у пожнивных крестоцветных культур масса корневых и пожнивных остатков была больше, чем отчуждаемая надземная масса, в 1,5-1,8 раза. Только у озимой ржи на зеленый корм растительные остатки по массе были меньше отчуждаемого урожая. Однако если при использовании на зерно они составляли 43%, то при использовании на зеленый корм - 78% от массы отчуждаемого урожая.

1. По количеству поставляемого в почву органического вещества за счет растительных остатков культуры различаются в 8-10 раз. Наибольшая их масса поступает от многолетних трав (50,4-62,9 ц/га) и наименьшая - от корнеклубнеплодов (6,9-11,7 ц/га). Зерновые колосовые занимают среднее положение (26,2-32,3 ц/га). Большие различия и между видами севооборотов. В оптимальном зернотравяном, зернотравянопропашном и зерновом с клевером растительных остатков накапливалось 35,1-41,8 ц/га, а в пропашном и зернопропашном - 14,6-23,0 ц/га. В зернотравяном севообороте с 50% многолетних трав с четырехлетним их использованием растительных остатков запахивалось в почву в 1,6 раза меньше (25,9 ц/га), чем в севообороте с 33,3% трав при одно-двухгодичном использовании (40,6 ц/га).

2. В зернотравянопропашном и зернотравяном севооборотах с 25 и 33,3% многолетних трав (клевер 1-го г. п., клевер + злаки 2-го г. п.) баланс гумуса складывался положительно не только при навозно-минеральной системе (за 26 лет + 0,20-0,24%), но и при минеральной системе удобрений (+0,01-0,04%). В пропашном и зернопропашном севооборотах баланс отрицательный как при минеральной (-0,21-0,29%), так и навозно-минеральной системе удобрений (-0,05-0,09%). Увеличение удельного веса многолетних трав в севообороте с 33 до 83% за счет удлинения срока пользования с трех до семи лет и бессменное возделывание злаковых трав (30 лет) не привело к увеличению накопления гумуса в почве, наоборот, имела место тенденция к снижению его содержания (с 2,32 до 2,29%).

3. Использование промежуточных культур в севооборотах на кормовые цели оказывает положительное влияние на содержание гумуса в почве. За 26-летний период отмечена тенденция к повышению его содержания с 0,16 до 0,19% на навозно-минеральном фоне и с 0,03до 0,07% - на минеральном фоне удобрений. Запашка пожнивных культур на зеленое удобрение способствовала повышению биологической активности почвы, но не приводила к увеличению содержания гумуса в почве из-за неблагоприятного для гумусообразования соотношения углерода и азота.

4. При запашке соломы не происходит как снижения содержания гумуса в почве, так и его существенного повышения. Запасы гумуса оставались практически на исходном уровне. Прирост за 26-летний период составил всего лишь 0,02-0,03%. Влияние запашки соломы можно охарактеризовать как слабоположительное, а баланс гумуса уравновешенным. В то же время от соломистого навоза обеспечен значительный прирост накопления гумуса. За тот же период увеличение составило 0,19%, что в 6 раз больше, чем от запашки соломы.

5. При оптимальной структуре посевных площадей и освоении рекомендуемых севооборотов в пахотные почвы республики ежегодно может поступать 13900 тыс. т абсолютно сухой органической массы за счет корневых и пожнивных остатков с.-х. культур и 8744 тыс. т - за счет органических удобрений. На 1 га пахотных земель возможное поступление составит 3,0 т за счет культурных растений и 1,9 т за счет органических удобрений, что эквивалентно соответственно 12,0 и 7,6 т подстилочного навоза. В общем количестве поставляемой в почву органической массы доля растительных остатков (корневых и пожнивных) составит около 62% и органических удобрений 38%.

1. Агрохимическая характеристика почв сельскохозяйственных земель Республики Беларусь / Под ред. И.М. Богдевича. Минск: РУП Институт почвоведения и агрохимии НАН Беларуси, 2006. 287 с.

2. Кулаковская Т.Н. Почвенно-агрохимические основы получения высоких урожаев. Минск: Ураджай, 1978. 270 с.

3. БаздыревГ.И. Земледелие. Учебник для вузов / Г.И. Баздырев, В.Г. Лошаков и др. М.: Колос, 2000. С. 43-83.

Никончик Петр Иванович - д. с.-х. н., проф., член-корреспондент НАН Беларуси, гл. науч. сотр. Научно-практического центра НАН Беларуси по земледелию; e-mail: izis@tut. by

Information about the autor

Nikonchik Peter Ivanovich - doctor of agricultural , professor, corresponding member of NAS of Belarus, Chief Researcher, Scientific and Practical Center of NAS of Belarus on agriculture; tel. 8375177532203, e-mail: izis @ tut. by

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

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

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

– односторонний вынос питательных веществ, недостаток микроэлементов;

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

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

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

– усиленное размножение вредителей;

– чрезмерное размножение злостных сорняков;

– сдвиг рН в неблагоприятную для растений сторону;

– накопление фитотоксичных веществ в почве (колинов).

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Контрольные вопросы

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

2. Типы и виды севооборотов.

3. Принципы формирования севооборотов.

4. Причины почвоутомления.

5. Экологически допустимые концентрации сельскохозяйственных культур в севообороте.

6. Противоречие между требованием соблюдения севооборотов и специализацией земледелия.

Тема 2.4. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВ (лекция)

Под плодородием почвы следует понимать способность почвы служить культурным растениям средой обитания, источником и посредником в обеспечении земными факторами жизни и выполнять экологическую функцию. Плодородная почва должна соответствовать следующим требованиям:

обеспечивать оптимальные условия водно-воздушного и теплового режимов;

трансформировать питательные вещества почвенных запасов и вносимых извне и накапливать их;

обладать сильновыраженным фитосанитарным эффектом, проявляющимся в устранении фитотоксичных веществ и микроорганизмов, фитопатогенов и установлении равновесия между полезной и вредной энтомофауной в межвегетационные периоды, быть относительно чистой от семян и вегетативных органов размножения сорных растений;

быть устойчивой к различным факторам разрушения и пригодной для применения современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

Воспроизводство плодородия почвы бывает простое и расширенное. Возвращение почвенного плодородия к исходному первоначальному состоянию означает простое воспроизводство. Создание почвенного плодородия выше исходного уровня -- это расширенное воспроизводство плодородия. Простое воспроизводство применимо для почв с оптимальным уровнем плодородия. Расширенное воспроизводство реализуется для почв с низким естественным уровнем плодородия, не способным обеспечить достаточную эффективность факторов интенсификации земледелия.

Воспроизводство плодородия почвы в современном земледелии осуществляют двумя способами: вещественным и технологическим. Первый предполагает применение удобрений, мелиорантов, пестицидов и т. д., второй -- севооборота, промежуточных культур, различных приемов обработки почвы и способов посева и др. Эти пути направлены на достижение единой цели хотя механизм действия их различен.

Для воспроизводства плодородия почвы в севообороте № 1 необходимо внесение органических удобрений в количестве 4,9т/га, а в севообороте № 2 3,3 т/га. Также необходимо внесение минеральных удобрений, соблюдений севооборотов, запашка зеленых удобрений (рапс, клевер и др.), известкование почвы для снижения кислотности, защита почвы от ветровой и водной эрозии. Все эти мероприятия способствуют образованию гумуса, улучшению структуры почвы.

При земледельческом использовании почвы ее плодородие снижается, так как для воспроизводства растениеводческой продукции расходуется органическое вещество и элементы питания, ухудшаются условия водно - воздушного режима, фитосанитарное состояние и.т.д.

Таблица 14

	Культура		Урожай-ность, ц/га	Вынос N урожаем кг/га	Минерали-зация	Образование гумуса, ц/га	Баланс гумуса, ц (+,-)
		накопление остатков	образование

Севооборот №1

	яр.рапс(з/у)
	Кукуруза
	Кукуруза

	Ячмень + клевер
Норг =-2342,4 / 960=2,44 Порг =2,44 / 0,5=4,9 Т/га. -2342,4
Севооборот №2
	Одн. травы
	Оз. Рожь + горчица белая




Норг= - 1045,8 / 630 = 1,66 Порг = 1,66 / 0,5 = 3,3 т / га. -1045.8

Расчет баланса гумуса в севообороте.

Библиографическая ссылка

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы - Никончик Петр Иванович

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы - Никончик Петр Иванович

Текст научной работы на тему «Севооборот и воспроизводство плодородия почвы. Результаты 30-летнего стационарного опыта»

Интересные статьи

Интересные статьи