Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Агроэкосистемы являются сбалансированной экологической системой. При интенсификации агротехнологий изменяется содержание гумуса в почве, его баланс [1–3]. Минимизировать разбалансированность агроэкосистем в Центральном Нечерноземье можно за счёт конструирования севооборотов [3–5]. Обращают на себя внимание исследования севооборотов с короткой ротацией. Их преимущество в мобильности, сокращении переходного периода при изменении конъюнктуры на продовольственном рынке. Кроме того, насыщение структуры посевных площадей севооборотов с короткой ротацией многолетними бобово-злаковыми травосмесями позволяет увеличивать количество пожнивно-корневых остатков.

Большой вклад в изучение агротехники возделывания основных культур, бессменных посевов, различных предшественников и видов севооборотов и севооборотных звеньев внесла Шатиловская опытная станция [6]. В исследованиях на темно-серой почве изучена эффективность полевых севооборотов с использованием приемов биологизации проведены в пятипольных севооборотах на трех фонах питания: естественный (без удобрений), минеральный и органо-минеральный показали повышение плодородия почвы и урожайности полевых культур [7].

В современном земледелии Центральной Нечернозёмной зоны необходимы севообороты с короткой ротацией. Многолетние травы в структуре посевных площадей играют особую роль. Современное состояние – более 60 % занимают многолетние травы свыше трёх лет пользования. В настоящее время значение органического вещества почвы в снабжении сельскохозяйственных культур элементами питания не только снижается, а возрастает. Изучено влияние систем удобрения, технологий возделывания сельскохозяйственных культур в различных севооборотах и их роль в накоплении пожнивно-корневых остатков [8]. Установлено, что в 1980-х гг., когда вносились высокие нормы минеральных удобрений, наблюдалось ухудшение качества растениеводческой продукции [3, 4]. Ставится задача все большего обеспечения растений питательными веществами за счет почвенных запасов, которые связаны, прежде всего, с органическим веществом. Рациональное применение нетрадиционных форм органических удобрений (сидерат, солома) обеспечивает ведение экологически сбалансированного и безопасного земледелия за счет повышения устойчивости агробиоценозов к воздействию природных стресс-факторов [4, 7]. Важную роль в регулировании плодородия почвы играют послеуборочные растительные остатки, ценность которых зависит не только от массы и химического состава, но и от скорости разложения [2, 3, 9–11].

Систематическое применение органических и минеральных удобрений, выращивание многолетних бобовых трав способствует повышению исходного уровня окультуренности дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы, что обеспечивает устойчивую урожайность полевых культур при снижении степени деградации почвы до экологических нормативов [9, 10, 12]. Повышение продуктивности севооборотов возможно при адаптации агротехнологий к ландшафтным и погодным условиям [13–15].

Цель исследований – изучение влияния минеральных и органических удобрений на продуктивность и энергетический потенциал короткоротационных кормовых севооборотов Верхневолжья.

Исследования проводились с 1997 по 2010 гг. на опытном поле ТГСХА. В двухфакторном полевом опыте, заложенном в трёхкратной повторности методом расщеплённых делянок, изучалось шесть севооборотов на трёх фонах минерального питания (фактор А): С1 – 1) клевер, 2) картофель, 3) ячмень с подсевом клевера, 4) клевер, 5) озимая рожь с подсевом клевера; С2 – 1) клевер, 2) ячмень с подсевом клевера, 3) клевер, 4) озимая рожь; С3 – 1) клевер, 2) ячмень с подсевом клевера; С4 – 1) картофель бессменно; С5 – 1) клевер 1 г.п., 2) клевер 2 г.п., 3) озимая рожь, 4) ячмень; С6 – 1) занятой пар (вико-овес), 2) озимая рожь с подсевом клевера, 3) клевер, 4) ячмень на трёх фонах питания (фактор В): 1) без удобрений (0); 2) минеральные удобрения при норме по 25 кг/га д.в. N, P, K (NPK); 3) навоз по 5 т/га севооборотной площади (навоз). Норма минеральных удобрений рассчитана на продуктивность пашни 2,0–2,5 т/га. Норма навоза эквивалентна минеральным удобрениям по азоту. Проведен эксперимент по определению коэффициента использования N мочевины с помощью метода меченых атомов. Основное содержание гумуса находилось в пахотном горизонте (2,48 %) и резко снизилось в горизонте А2 достигнув 0,18 %. Подвижные формы фосфора и калия находилось в горизонте Апах – 21,1 и 18,2 мг-экв. на 100 г почвы соответственно, их содержание снизилось в аллювиальном и вновь увеличилось в горизонте В1. Органические удобрения в опыте 2 вносили из расчета 60 т/га физической массы, сбалансированных по углероду.

Изучение различных форм органических удобрений проводилось в трех мелкоделяночных опытах, площадью 0,65 га, который разбит на 40 делянок по 140 м2, их расположение рендомизированное. Повторность 4-х кратная. Удобрения внесли из расчета 60 т/га физической массы. При отборе почвенных образцов руководствовались существующими инструкциями и ГОСТ (ГОСТ 28168-89), а при выполнении химических анализов пользовались общепринятыми в аналитической химии методами. Агроэнергетическую эффективность определяли по методике ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса. Технология возделывания культур в опытах общепринятая для Центральных районов Нечернозёмной зоны.

Исследования показали, что продуктивность пашни во многом зависит от севооборотов и структуры посевных площадей. Так, наибольшая продуктивность отмечается в севообороте С6, а меньшая – при бессменном возделывании картофеля С4. Установлено, что двупольный севооборот С3 (клевер – ячмень) уступает по продуктивности севооборотам С2 и С5, хотя во всех трёх севооборотах клевер занимает 50 % пашни. Следовательно, не только структура посевных площадей, но и чередование культур играет большую роль в продуктивности пашни. Плодосменный севооборот С1 продуктивнее зернотравяных севооборотов С2, С3, С5, но менее продуктивен, чем кормовой севооборот С6, что можно объяснить разнообразием видового состава культур и более интенсивным воздействием на почву (табл. 1).

В С1, С2 и С6 наблюдается тенденция повышения продуктивности пашни при внесении органических удобрений, а в двупольном севообороте С3 – минеральных. При бессменном возделывании картофеля (С4) и двухгодичном использовании многолетних трав (С5) эффективность органических и минеральных удобрений одинакова. Следует отметить, что по всем севооборотам, кроме бессменного картофеля (С4), прибавка урожая культур от внесения удобрений несущественна и можно говорить только о тенденции её увеличения. Разнонаправленное действие удобрений определяется культурами, возделываемых в севооборотах.

Данные табл. 2 свидетельствуют о том, что в среднем за 7 лет исследований (1999–2005) минеральные удобрения лучше используются вико-овсом и ячменём, а навоз крупного рогатого скота – озимой рожью и клевером. В целом по культурам более эффективным удобрением в севообороте является навоз крупного рогатого скота. Анализ энергетических потоков свидетельствует, что коэффициент энергетической эффективности (КЭЭ) выше в посевах клевера и многолетних травах 1 г.п. Энергетический баланс возделывания полевых культур позволяет рассчитать предел урожайности, ниже которого производство продукции невыгодно, т.е. коэффициент энергетической эффективности < 1,0. Предел урожайности на фоне без удобрений составляет для зерновых 0,6…0,7 т/га (11,3–13,2 ГДж/га), клевера и многолетних трав на сено – 0,5…0,8 т/га (9,8–15,8 ГДж/га). Вычисление этих результатов исходит из сопоставления суммарных затрат энергии на возделывание конкретной культуры.

Таблица 1

Энергетический потенциал севооборотов на разных фонах питания, ГДж/га (1999–2005 гг.)