CC BY
46
(О
о
СЧ
Ф
S ^
ш
4
ш ^
5
о СО
УДК: 631.582:631.452(571.1)
Формирование элементов плодородия почвы при плодосменном чередовании полевых культур в лесостепной зоне Западной Сибири
B.В. ЧИБИС1, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник
C.П. ЧИБИС2, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
(e-mail: [email protected])
Сибирский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, пр. Королева, 26, Омск, 644012, Российская Федерация
2Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина, Институтская площадь, 1, Омск, 644008, Российская Федерация
В лесостепи Западной Сибири схемы полевых севооборотов были модернизированы в сторону плодосменного чередования путем введения в ротацию масличных культур (рапс, соя) и замены повторных посевов пшеницы ячменем и овсом. Цель эксперимента состояла в определении влияния чередования полевых культур на плодородие почвы. Учеты урожайности зерновых культур, засоренности посевов, плотности почвы, содержания гумуса проводили в семи полевых плодосменных севооборотах различной длины ротации (четырех- и пятипольных). Повторность опытов - четырехкратная. Применяли систему агротехнических мероприятий, рекомендованную для зоны лесостепи Западной Сибири. В 2011-2014 гг. урожайность пшеницы варьировала в пределах от 1,23 до 2,13 т/га. Пшеница первой культурой после всех предшественников формировала зерна больше в среднем на 0,3-0,5 т/га, чем второй. Урожайность сои после овса (как фитосанитарной культуры) составляла 1,7-1,8 т/га. В слое почвы 0-10 см не отмечено существенных различий по плотности для разных предшественников. Плотность почвы в слое 0-40 см в вариантах с соей и рапсом в среднем за годы исследований со -ставила 1,10 г/см3. Возделывание кукурузы и механические обработки при паровании полей севооборотов уплотняли почву до 1,17-1,19 г/см3. Содержание гумуса за ротацию в слое 0-40 см увеличивалось на 0,19% в севообороте «рапс, пшеница яровая, овес, соя, пшеница яровая»; на 0,58% в севообороте «занятый пар, пшеница яровая, ячмень, овес (с применением средств химизации)». Самое большое накопление гумуса (0,83%) было в севообороте «соя, пшеница яровая, ячмень, овес». Полученные материалы могут быть использованы при разработке схем полевых севооборотов для зоны лесостепи Западной Сибири.
Ключевые слова: опыт, урожай, севооборот, плодородие, плотность почвы, сорняки.
Для цитирования: Чибис В.В., Чибис С.П. Формирование элементов плодородия почвы при плодосменном чередовании полевых культур в лесостепной зоне Западной Сибири // Земледелие. 2016. № 1. С. 20-22.
Из-за недостаточной эффективности используемых систем земледелия, высокой стоимости минеральных и органических удобрений, а также низкого фитосанитарного состояния почв, существует необходимость в поисках дополнительных систем развития растениеводческих направлений сельского хозяйства. Альтернативой может служить внедрение в производство плодосменных севооборотов, которые повышают суммарный выход продукции с производственных площадей [1]. Это значительное подспорье в развитии животноводства благодаря использованию бобовых трав и других кормовых культур.
Хорошо известно влияние севооборота на ряд важнейших почвенных показателей: содержание органического вещества, питательный и водный режимы, агрофизические свойства. Смена культур играет важную роль в борьбе с сорной растительностью, вредителями и болезнями возделываемых растений [2].
Типичный плодосменный севооборот отличается рядом особенностей: в нем представлены все основные группы культур (зерновые, зернобобовые, пропашные, технические), и чередование идет между этими группами растений. Из многолетних трав используют только бобовые, чистые пары отсутствуют, сахарную свеклу и другие технические культуры высевают в пропашном поле [3] .
Плодородие - специфическое свойство почвы, определяющее ее ценность как основного средства производства в сельском хозяйстве, одним из показателей которого служит содержание гумуса. С образованием и накоплением основного органического вещества почвы связаны процессы формирования ее структуры и поглотительная способность. Гумусированность определяет все свойства, которые отличают почву от материнской горной породы.
Исследованиями многих институтов установлена зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от содержания в почве гумуса [4]. Увеличение этого параметра до оптимальных значений - это необходимое условие повышения эффективности применяемых удобрений, получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Расчет баланса гумуса позволяетсвоевременно принимать меры по восстановлению и повышению плодородия почвы, предотвращать снижение содержания в ней органических веществ.
Цель исследований заключалась в определении влияния чередования полевых культур на плодородие почвы в полевых севооборотах лесостепи Западной Сибири.
В длительном стационарном эксперименте (с 1968 г.) лаборатории севооборотов отдела земледелия СибНИИСХ с 2008 г. схемы опытов были модернизированы в сторону плодосменного чередования путем использования масличных культур, ячменя и овса вместо повторного посева пшеницы. Схемы севооборотов: чистый пар, пшеница, пшеница, овес (контроль); соя, пшеница, ячмень, овес; пар занятый, пшеница, ячмень, овес (без химизации); пар занятый, пшеница, ячмень, овес (с химизацией); рапс масличный, пшеница, овес, соя, пшеница; кукуруза на силос, пшеница, ячмень, соя, пшеница; бессменный посев пшеницы. В занятом пару выращивали рапс как сидерат.
Размещение делянок рендо-мизированное, размер делянок 0,275 га (110 х 25 м) и 0,138 га (110 х 12,5 м), повторность 4-кратная. В опыте выращивали сорта полевых культур, районированные для Западной Сибири: пшеница яровая Омская
1. Урожайность культур в севооборотах лесостепи Западной Сибири, т/га (средняя за 2011-2014 гг.)
Предшественник Культура после предшественника
первая вторая I третья
Пар чистый (контроль) 2,00-2,13 1,50-1,80 1,23
Кукуруза 2,00 1,60*
Рапс 1,60 1,10*
Соя 1,60 1,23
Овес 1,70-1,80**
* урожайность ячменя; ницы
1 урожайность сои; в остальных случаях - урожайность пше-
2. Количество и масса сорняков в период колошение-цветение зерновых в зависимости от предшественника (среднее за 2011-2014 гг.)*
Предшественник Всего сорняков Мятлико-вые Малолетние двудольные Корнеотпры-сковые
чувствительные к 2,4-Д устойчивые к 2,4-Д
Чистый пар 13/45 3/3 3/12 6/20 1/10
Рапс 21/122 2/5 4/12 5/15 10/90
Кукуруза 26/149 6/17 4/20 11/44 5/68
Соя 22/133 7/20 3/11 7/32 5/70
Яровая пшеница 27/223 6/38 5/43 9/56 7/86
* в числителе - количество сорняков, шт/м2; в знаменателе - масса сорняков, г/м2
36, ячмень яровой Омский 95, соя Золотистая, рапс Юбилейный, овес Иртыш 21, кукуруза Омка 135. Почва опытного участка - чернозем слабо выщелоченный среднегумусовый среднемощный тяжелосуглинистый. Систему агротехнических мероприятий выстраивали с учетом рекомендаций СибНИИСХ для зоны лесостепи Западной Сибири [5].
Засоренность считали как среднее значение по всем полям, засеянным зерновыми после предшественников, согласно схемам. Учет засоренности посевов ячменя по всем вариантам опытов осуществляли по методике Н.З. Милащенко [6]. Статистическую обработку данных эксперимента проводили методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову [7].
В 2011-2014 гг. погодные условия были типичными для зоны: недостаток влаги, высокие температуры в летние месяцы и резкие их перепады. В течение вегетационного периода в 2011 г среднесуточная температура воздуха была выше средних по годам показателей на 0,3-1,7°С, а осадков выпало на 6 мм больше нормы. Однако в критический для зерновых период (кущение-выход в трубку) во второй-третьей декадах июня отмечено уменьшение осадков на 12 мм на фоне повышенных температур воздуха.
Период вегетации 2012 г. можно охарактеризовать как сильно засушливый (ГТК = 0,5). Температура воздуха в среднем была на 0,3-6,1°С больше нормы, а осадков выпало меньше на 47 мм. В период кущение-выход в трубку у зерновых сумма осадков за месяц сохранялась на уровне средней при повышенных температурах воздуха.
В 2013 г. вегетационный период отличался умеренными температурами воздуха на уровне среднемноголет-них показателей. Осадки выпадали неравномерно с максимумом во второй половине вегетации.
Погодные условия 2014 г. можно охарактеризовать как умеренно засушливые. В течение вегетационного периода среднесуточные температуры были выше на 2,7°С, а осадков выпало на 58 мм меньше нормы. В критический для зерновых период среднесуточная температура воздуха поднималась выше 20°С при среднемноголетних значениях около
18°С. Одновременно отмечен недобор осадков на уровне 12 мм.
Таким образом, контрастные метеоусловия в годы исследований позволили получить более репрезентативные результаты.
При анализе результатов, полученных в стационарном эксперименте, отмечена общая тенденция повышения урожайности полевых культур в севооборотах при лучшей способности предшественника накапливать влагу и
Достаточно эффективным в угнетении мятликовых сорняков оказался рапс из-за его биологических особенностей, в том числе обильного и стремительного нарастания вегетативной массы. Однако, при посеве по рапсу отмечено увеличение количества многолетних корнеотпрысковых сорняков до 10 шт./м2.
В посевах по большинству предшественников доминировали сорняки, устойчивые к 2,4-Д (2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоте), где их доля составляла 40-56% от общего числа.
Многолетними исследованиями ученых СибНИИСХ и других учреждений установлено, что на черноземах засушливых районов чрезмерно рыхлое состояние пахотного слоя нередко служит причиной ухудшения водного режима почвы и снижения урожайности [1].
3. Плотность почвы в зависимости от предшественника, г/см3 (в среднем за 2011-2014 гг.)
Предшественник Слой почвы, см Средняя
0-10 10-20 20-30 30-40
Чистый пар 1,21 1,18 1,15 1,20 1,19
Занятый пар 1,09 1,21 1,24 1,14 1,17
Кукуруза 1,12 1,16 1,20 1,22 1,18
Соя 1,08 1,06 1,12 1,15 1,10
Рапс 1,09 1,07 1,13 1,11 1,10
Пшеница 1,13 1,09 1,15 1,17 1,14
Овес 1,09 1,13 1,09 1,17 1,12
Бессменная пшеница 1,10 1,21 1,20 1,22 1,18
НСР05 0,14 0,12 0,11 0,09
поддерживать хорошее фитосанитар-ное состояние посевов (табл. 1).
Оптимальными по продуктивности зерновых культур показали себя звенья севооборотов с чистым паром, кукурузой и соей. Урожайность пшеницы варьировала от 1,23 до 2,13 т/га. Пшеница первой культурой по всем предшественникам формировала зерна на 0,3-0,5 т/га больше, чем второй.
Урожайность повторных посевов ячменя в звене с рапсом была меньше, чем в звене с кукурузой (1,1 и 1,6 т/га соответственно). Продуктивность сои после овса (фитосанитарная культура) составляла 1,7-1,8 т/га.
Многие исследователи указывают на важность севооборотов в борьбе с засоренностью посевов [3, 8]. Однако в современных условиях узкой специализации и направленности сельскохозяйственного производства, контролировать засоренность полей становится труднее.
В наших исследованиях наименьшая засоренность отмечена в посевах зерновых культур после чистого пара (табл. 2).
Чистый пар способствовал более качественной борьбе с малолетними двудольными и многолетними корне-отпрысковыми сорняками, чем другие предшественники.
В наших опытах плотность почвы в посевах яровой пшеницы зависела от предшественника (табл. 3).
В слое 0-10 см существенных различий между вариантами опыта по плотности почвы не установлено. В слое 0-40 см большая величина этого показателя отмечена после чистого пара (в среднем 1,19 г/см3), что выше, чем после бобового предшественника и рапса, на 0,09 г/см3.
Плотность почвы в слоях 10-20, 20-30 и 30-40 см существенно различается между некоторыми вариантами. Это может быть обусловлено влиянием корневых систем предшественников. Растения со стержневой корневой системой (рапс, соя) способствовали разрыхлению нижних горизонтов почвы. Плотность в этих вариантах в среднем составила 1,10 г/см3. Агротехнические приемы при возделывании кукурузы и механические обработки в паровых предшественниках уплотняли почву до 1,17-1,19 г/см3.
По мнению М.Б. Батуевой и А.П. Батудаева, от содержания гумуса в почве зависит интенсивность различных химических и биологических процессов, которые обусловливают накопление веществ, необходимых растениям. Гумус также способствует приданию почве темной окраски,
и
ф
з
ь
ф
д
ф
ь
ф
м О
О)
4. Содержание гумуса в слое почвы 0-40 см в зависимости от чередования культур севооборота, %
Севооборот Начало ротации Конец ротации
Чистый пар, пшеница, пшеница, овес (контроль) 5,83 5,54
Соя, пшеница, ячмень, овес 5,28 6,11
Пар занятый, пшеница, ячмень, овес (без химизации) 6,40 5,91
Пар занятый, пшеница, ячмень, овес (с химизацией) 6,09 6,67
Рапс масличный, пшеница, овес, соя, пшеница 5,18 5,37
Кукуруза на силос, пшеница, ячмень, соя, пшеница 5,24 4,95
Бессменный посев пшеницы 5,99 5,83
тем самым земля лучше поглощает солнечную энергию [9].
В наших исследованиях содержание гумуса в слое 0-40 см за ротацию севооборота «рапс, пшеница яровая, овес, соя, пшеница яровая» повысилось на 0,19%; «занятый пар, пшеница яровая, ячмень, овес (с химизацией)» - на 0,58%. Наибольшее его увеличение (на 0,83%) отмечено в севообороте «соя, пшеница яровая, ячмень, овес» (табл. 4).
Повышение содержания гумуса в севообороте «соя, пшеница, ячмень, овес» можно объяснить накоплением азота в почве из-за наличия бобовой культуры с азотфиксирующими бактериями на корнях.
В севообороте«пар занятый, пшеница, ячмень, овес (с химизацией)» внесение удобрений увеличивало содержание гумуса к концу ротации, по сравнению с её началом, на 0,58%. Этому способствовало формирование более развитой вегетативной массы, в среднем на 24,3%, у сельскохозяйственных культур в последующих полях севооборота, по сравнению с вариантом опыта без применения химизации. После вегетации растений в почве остается большее количество пожнивных остатков, что обеспечивает повышение гумусированности почвы.
Присутствие масличной культуры с мощной корневой системой в севообороте «рапс масличный, пшеница, овес, соя, пшеница» содействует улучшению физико-механических свойств почвы (см. табл. 3), положительно влияющих на накопление гумуса.
Отсутствие в севооборотах сои и рапса приводило к понижению содержания гумуса в вариантах «чистый пар, пшеница яровая, пшеница яровая, овес» на 0,29%; «пар занятый, пшеница яровая, ячмень, овес (без химиза-«о ции)» - на 0,49%, а при бессменном о возделывании пшеницы - на 0,16%.
В севообороте «кукуруза на силос, ^ пшеница яровая, овес, соя, пшеница о яровая» содержание гумуса в слое | почвы 0-40 см уменьшилось на 0,29%, несмотря на наличие бобового предай шественника. Возделывание кукурузы
5 на силос в поле севооборота ис-ш
ГО ключает поступление органического
вещества в почву, что приводит к отрицательному балансу гумуса.
В результате проведенных исследований можно сделать заключение, что в условиях лесостепи Западной Сибири при плодосменном чередовании культур в полевых севооборотах с большей долей насыщения бобовыми и масличными культурами (25-40%), эффективнее идет накопление гумуса, чем в севооборотах с чистым паром, повторными посевами и пропашной культурой.
Литература.
1. Иванов Е.А., Чибис В.В., Паршутин Е.И. Урожайность полевых культур при возделывании в севооборотах лесостепи Западной Сибири // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013. № 5 (103). С. 16-20.
2. Цветков М.Л. Засоренность посевов и урожайность культур зернопарового севооборота при минимализации основной обработки почвы в условиях Приобья Алтая // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2010. № 12 (74). С. 8-20.
3. Яшутин Н.В. Инновационные технологии в земледелии Сибири: инновационные проекты. Барнаул: Изд-во АГАУ, 2010. 24 с.
4. Райхерт Е.В. Влияние показателей почвенного плодородия на продуктивность зерновых культур в условиях Уймонской котловины Республики Алтай // Известия Алтайского государственного университета. 2014. № 3 (83). Том 1. С. 70-77.
5. Технологические системы возделывания зерновых и зернобобовых культур: рекомендации / под общ. ред. И.Ф. Храм-цова, Н.П. Дранковича. Омск: ЛИТЕРА, 2014. 105 с.
6. Милащенко Н.З., Холмов В.Г. Сорняки, гербициды и урожай: методические рекомендации. Новосибирск: СО ВАСХ-НИЛ, 1977. 40 с.
7. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). Изд. 5-е, доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.
8. Чибис В.В. Эффективность средств интенсификации и предшественников при возделывании яровой в условиях южной лесостепи Омской области // Омский научный вестник. 2014. № 1 (128). С. 87-89.
9. Батуева М.Б., Батудаев А.П. Севообороты органического земледелия Бурятии: учебное пособие для студентов агро-
номических специальностей. Улан-Удэ: Изд-во БГСХА, 2008. 98 с. [Электронный ресурс] // Международная ассоциация пользователей и разработчиков электронных библиотек и новых информационных технологий. 2014. URL: http://plaza.open4u. ru/cgi-bin/webirbis_open4u/cgiirbis_64.exe (дата обращения: 02.10.2015).
Formation of Soil Fertility Elements in Succession Crop Rotation in Forest-Steppe Zone of Western Siberia
V.V. Chibis1, S.P. Chibis2
1Siberian Research Institute of Agriculture, prospekt Koroleva, 26, Omsk, 644012, Russian Federation 2Omsk State Agrarian University named after P. A. Stolypin, Institutskaya ploshchad, 1, Omsk, 644008, Russian Federation
Summary. In forest-steppe zone of Western Siberia the schemes of field crop rotations were modified in the direction of succession by inclusion in rotation of oil crops (rape, soybean) and substitution of repeated crops of wheat by barley and oats. The aim of the investigation was to determine the influence of field crops succession on soil fertility. Registrations of crop yields, infestation of crops, soil density, and humus content were carried out in seven field crop rotations with different lengths (four and five fields). The replication was fourfold. The system ofagrotechnical treatment recommended for the forest-steppe zone of Western Siberia was used. In 2011-2014 the productivity of wheat varied from 1.23 to 2.13 t/ha. Wheat, being the first crop after all preceding crops, formed by 0.3-0.5 t/ha more grain, than it was the second crop. The productivity of soybean after oats (as phytosanitary agricultural crop) was 1.7-1.8 t/ha. In the layer 0-10 cm it was not registered significant differences in soil density for different preceding crops. The density of the soil layer 0-40 cm in variants with soybean and rape on the average for the years of the research was 1.10 g/cm3. The cultivation of corn and mechanical treatments in fallow fields firmed the soil up to 1.17-1.19 g/cm3. The humus content for the rotation in the layer 0-40 cm increased by 0.19% in the crop rotation "rape, spring wheat, oats, soybean, spring wheat"; by 0.58% in the rotation "seeded fallow, spring wheat, barley, oats (with application of means of chemicalization)". The largest accumulation of humus (0.83%) was in the rotation "soybean, spring wheat, barley, oats". The obtained results can be used in the development of crop rotations schemes for forest-steppe of Western Siberia.
Keywords: experiment, yield, crop rotation, fertility, density of soils, weeds.
Author Details: V.V. Chibis, Cand. Sc. (Agr.), senior research fellow(e-mail: chibizzz@yandex. ru); S.P. Chibis, Cand. Sc. (Agr.), assoc. prof.
For citation: Chibis V.V., Chibis S.P. Formation of Soil Fertility Elements in Succession Crop Rotation in Forest-Steppe Zone of Western Siberia. Zemledelie. 2016. No 1. Pp. 20-22 (In Russ.).
