CC BY
64
Продуктивность агроценозов в севооборотах на различных агроэкологических группах земель
Н.Н. Дубачинская, д.с.-х.н, ОренбургскийГАУ; А.С. Верещагина, ст. научный сотрудник, ГНУ «Оренбургский НИИСХ» РАСХН
В системах земледелия особое место занимают севообороты, адаптированные к почвенноклиматическим условиям и специализации хозяйства.
Комплексные солонцеватые и солонцовые почвы в Оренбургской области составляют более двух миллионов гектаров. Вывести из пашни эти земли практически невозможно, так как солонцы и солонцеватые почвы (с долей их участия до 25%, от 25 до 50%) располагаются в комплексе с зональными почвами и требуют дифференцированного подхода в их использовании. Учитывая большое разнообразие этих почв по агромелиоративным свойствам, их освоение необходимо проводить в соответствии с разработанной агроэкологической группировкой солонцовых почв и их агромелиоративной оценкой.
Наряду с группами солонцовых земель, требующих сложной мелиорации, весьма высока доля таких, которые дают достаточно высокий эффект при использовании различных агротехнических мероприятий, подборке культур с учетом солон-цеватости и засоленности почв, выборе рациональных севооборотов. К их числу вполне можно отнести малосолонцовые черноземы южные солонцеватые в комплексе с солонцами до 25%, располагающиеся в пашне на различных элементах агроландшафтов. Многие вопросы оптимизации севооборотов на малосолонцовых почвах, подверженных в различной степени эрозионным процессам, особенно при возделывании на них зерновых культур, не получили достаточного научного обоснования и конкретной разработки, что и явилось объектом наших исследований.
Исследования проводились на опытном стационаре №3 площадью в 90 га, заложенном в 1993 г. и расположенном в опытном хозяйстве им. Куйбышева Оренбургского НИИ сельского хозяйства Оренбургского района Оренбургской области. На малосолонцовых почвах после детального обследования, проведенного нами совместно с А.М. Прутковым (1991), исходя из агромелиоративных свойств почв, степени эродированности и местообитания, выделены 4 агроэкологических группы земель:
1 группа. Чернозем южный солонцеватый среднемощный слабозасоленный, склон до 1° (расположенный в зоне лесной полосы).
2 группа. Чернозем южный солонцеватый среднемощный слабосмытый слабозасоленный, склон до 3°.
3 группа. Чернозем южный солонцеватый маломощный среднесмытый среднезасоленный, склон до 5°.
4 группа. Солонец глубокий высококарбонатный солончаковатый среднезасоленный, склон до 5°.
Почвы комплекса характеризуются средне-тяжелосуглинистым гранулометрческим составом. Агроэкологические 3-я и 4-я группы земель — солонцы глубокие и маломощные солонцеватые почвы (склон до 5°) — характеризуются близкими агромелиоративными свойствами почв, но отличаются содержанием обменного натрия в ППК (26,6—28,6% от емкости обмена).
Для этих почв характерны укороченный гумусовый профиль и более низкое содержание гумуса (1,9—3,1%), они отличаются более высокой плотностью сложения в верхней части профиля (1,25—1,41 и 1,20—1,30 г/см3), меньшей водопроницаемостью и полевой влагоемкостью (33,5—25,3 и 33,5—20,9%), средним засолением (сумма солей
0,730—0,812%) с горизонта С, большей влажностью устойчивого завядания растений (16,6—19,6 и 16,7 и 26,7%) по сравнению с 1-й и 2-й группами земель.
Чернозем южный солонцеватый среднемощный содержит гумуса 4,1—3,9—2,9%, обменного натрия — в пределах 3,6—6,9% в горизонтах В;, В2, засоление — в горизонте АВ ( 0,076—0,0150), увеличиваясь до 0,330—0,437% в горизонте С. Количество карбонатов в этих почвах в горизонте В2 — 3,6—5,5%. Почвы стационара характеризуются высокой обеспеченностью обменным калием (24,8—29,7 мг/100 г почвы), средней — подвижным фосфором (1,5—2,3 мг/100 г почвы).
Погодные условия в период исследований существенно различались.
1993 и 1994 гг. характеризовались как благоприятные, количество осадков выпало выше нормы (421 и 378 мм), в том числе за вегетационный период — 164 и 206 мм. Гидротермический коэффициент составил в эти годы соответственно 0,7 и 0,97 против 0,50 по многолетним данным. 1995, 1996 и 1998 гг. были крайне засушливыми, а 1997 и 1999 гг. были более благоприятными, чем предыдущие.
2000 г. (май-июнь) характеризовался повышенной влажностью в вегетационный период (298 мм), но высокой температурой воздуха (до 40,5°С) в момент цветения (июль), что отрицательно сказалось на формировании зерна пшеницы. 2001 и 2002 гг. характеризовались меньшими осадками. ГТК равнялся 0,19 и 0,4, в 2003 г. — 1, а в 2004 - 0,76.
Методика исследований. Севообороты, адаптированные к различным агроэкологическим группам земель, изучались в зернопаротравяном, зернопаровом и травопольном видах в период с 1993 по 2004 гг., в соответствии со схемами опытов, которые представлены в таблицах. Опыты закладывали в 3-кратной повторности. Метод расположения вариантов - систематический. Площадь делянки 7 40 м = 280 м2, учетная — при уборке комбайном 72 м2, на комплексах - парцеллами 20 м2. Культуры высевались с нормой высева: пшеница (озимая и яровая) — 4,0 млн. шт. всхожих семян на 1 га, суданская трава — 2,5 млн.; донник, эспарцет, люцерна, кострец — 3 млн.; покровная культура (ячмень, зерносмесь) — 3 млн. шт. всхожих семян на 1 га.
В опыте предусматривалась агротехника, принятая для солонцеватых почв степной зоны [1]. На 1-й и 2-й группах земель вспашка под черный пар проводилась осенью поперек основного склона на глубину 27—30 см, под вторую и последующие культуры — плоскорезная обработка на 20—22 и 25—27 см, на 3-й и 4-й — безотвальное рыхление на 27—30 и 25—27 см. Весной по всем группам— закрытие влаги, культивация пара — 4-кратная и одна обработка гербицидами в зернопаровом
севообороте. Перед посевом — культивация на 6—8 см. Посев испытываемых культур в севооборотах проводился рядовым способом сеялками СН-16, СЗП-3,6, СЗС-2,1.
Мелкосемянные культуры (донник, люцерна, эспарцет, козлятник, свербига, кострец, суданская трава) высевались с прикатыванием до и после посева (ЗКК—6), пшеница—после посева. Козлятник и свербига высевались с междурядьем 75 см, и в течение лета проводилась 2-кратная междурядная обработка. Многолетние и двулетние травы высевались под покров зерносмеси (пшеница + ячмень) и донника однолетнего с заниженной нормой высева и уборкой на зеленую массу (сено).
Технологии возделывания сельскохозяйственных культур в севооборотах приняты с интегрированной защитой от вредителей, болезней. Перед посевом зерновых проводилось протравливание семян. На озимых и многолетних травах в весенний период в качестве подкормки вносили азотные удобрения (из расчета 30 кг д.в. на 1 га).
На протяжении вегетационного периода в опытах проводились наблюдения за ростом и развитием растений, засоренностью посевов и изменением водно-физических свойств почв (вла-гоемкость почвы, запасы влаги, влажность устойчивого завядания растений, плотность почвы, биологическая активность почвы, засоление, PH; содержание гумуса, обменного натрия от емкости обмена, питательных элементов; структурный анализ и учет урожая растений) по общепринятым методикам [2—4].
Размещение одних и тех же культур на разных агроэкологических группах земель показало, что они как по биометрическим показателям, так и по продуктивности имеют существенные различия. Как показали полученные данные корреляционно-регрессионного анализа, биологическая продуктивность зерна озимой пшеницы, возделываемой на 1-й и 2-й агроэкологических группах земель, имеет тесную связь с другими элементами структуры: продуктивной кустистостью (r = 0,989— 0,978), массой 1000 семян (r = 0,982—0,984), количеством зерен в колосе (r = 0,979—0,965). Такая же закономерность проявляется в зернопаровом севообороте при возделывании яровой пшеницы (соответственно r = 0,937; r = 0,954; r = 0,984). Структурный анализ подтверждает продуктивность культур (табл. 1).
При формировании севооборотов на солонцовых землях общие зонально-провинциальные принципы сохраняются, однако учитывается ряд особенностей, обусловленных подбором культур в зависимости от условий солонцеватости и засоления с учетом фитомелиоративного влияния растений, маневрирования долей чистого пара и многолетних трав.
На солонцовых и солонцеватых маломощных почвах дефицит влаги складывается из-за высо-
1. Продуктивность зернопаротравяного севооборота в зависимости от агромелиоративных
свойств почв, ц с 1 га (1993—1998 гг.)
№ севооборота, культура после пара Чередование культур в севообороте Получено, ц с 1 га
зерна, семян сухой массы кормовых единиц (к. ед.} переваримого протеина
1 группа. Чернозем южный солонцеватый среднемощный слабозасоленный плакорный (склон до 1°}, севооборот №1б
1б-1 Озимая пшеница 11,1 - 13,3 1,77
1б-2 Яровая пшеница 18,2 - 21,8 2,90
1бЗ Суданская трава 7,3 23,6 11,8 0,73
11,8 0,59
1б, 1-3 Всего по севообороту 29,3 23,6 42,4 5,40
7,3 46,9 5,26
2 группа. Чернозем южный солонцеватый среднемощный слабозасоленный плакорный (склон до 3°), севооборот №1
1-1 Озимая пшеница 21,6 - 25,9 3,44
1-2 Яровая пшеница 16,4 - 19,7 2,61
1-3 Суданская трава 6,1 23,4 11,7 2,61
1, 1-3 Всего по севообороту 38,0 - 6,66
6,1 23,4 57,3 1,17
кого содержания легкорастворимых солей в почвообразующей породе, что резко снижает продуктивный запас влаги и сказывается на продуктивности возделываемых сельскохозяйственных культур.
В связи с этим нами в изучаемых севооборотах приняты короткоротационные севообороты с черным паром.
В наших исследованиях изучение культур в зернопаротравяном севообороте на различных агроэкологических группах земель показало, что урожайность озимой пшеницы, размещаемой на пла-корных (равнинных) землях, в 1,6 раза ниже, чем яровой пшеницы. На этом варианте отмечается и наименьший сбор кормовых единиц и перевари-мого протеина, тогда как в севообороте на черноземе солонцеватом (склон до 3°) получен урожай в
1,9 раза выше, что связано с плохой выживаемостью озимых, как было отмечено ранее. На других агроэкологических группах земель продуктивность озимой пшеницы выше яровой пшеницы.
Разница в урожае зерна между этими вариантами составила на 2-й группе — 5,2 ц с 1 га; на 3-й — 3,3 ц с 1 га. На солонцах (4-й группы) она была несущественной — 0,1 ц с 1 га. Возделывание суданской травы на сено на 3-й и 4-й группах земель увеличивает в целом продуктивность севооборотов (табл. 2). Урожайность зерна пшеницы и семян суданской травы в севооборотах на этих двух агромелиоративных группах была соответственно ниже в 1,5 раза, чем на черноземах солонцеватых среднемощных, что связано с дефицитом влаги и плохими агромелиоративными свойствами почв, как было отмечено ранее. Следует также отметить преимущество по урожайности суданской травы, возделываемой на сено: по всем агроэкологичес-ким группам земель она была практически одинакова. Это свидетельствует о солонце- и солеус-тойчивости этой культуры и связано с меньшим расходом продуктивной влаги на формирование сухой массы.
2. Продуктивность зернопаротравяного севооборота в зависимости от агромелиоративных свойств почв, ц с 1 га в среднем за 3 года (1993—1998 гг.)
№ севооборота, культура после пара Чередование культур в севообороте Получено, ц с 1 га
зерна, семян сухой массы кормовых единиц (к. ед.} переваримого протеина
3. Чернозем южный солонцеватый маломощный среднезасоленный (склон до 5°}, севооборот № 1а
1 а-1 Озимая пшеница 13,6 - 16,3 1,80
1а-2 Яровая пшеница 10,3 - 12,4 1,36
1а-З Суданская трава 4,7 23,3 4,7 0,47
11,6 1,16
1а, 1-3 Всего по севообороту 23,9 23,3 33,4 3,63
4,7 40,3 4,32
4. Солонец степной глубокий средненатриевый среднезасоленный высококарбонатный (склон до 5°), севооборот № 1в
1в-1 Озимая пшеница 9,0 - 10,7 1,2
1в-2 Яровая пшеница 8,9 - 10,7 1,18
1в-З Суданская трава 5,2 23,7 5,2 0,52
11,8 1,18
1в, 1-3 Всего по севообороту 17,9 23,7 26,6 2,9
5,2 33,2 1,18
Возделывание яровой пшеницы на черноземе южном солонцеватом маломощном среднезасо-ленном (склон до 5°) показало более низкую ее продуктивность по сравнению с 1-й и 2-й группами земель в 1,8 и 1,6 раза, но в 1,2 раза выше, чем на 4-й группе — солонце степном глубоком средненатриевом среднезасоленном.
Таким образом, при размещении яровой пшеницы по хорошему предшественнику ее продуктивность в большей степени зависела от агромелиоративных свойств почв. Наибольшая урожайность яровой пшеницы отмечена на плакорных землях и черноземах солонцеватых среднемощных (склон до 3°) — 18,2 и 16,4 ц с 1 га. А продуктивность озимой пшеницы снижалась в зависимос-
ти от местообитания и агромелиоративных свойств почв.
Эффективность возделывания яровой пшеницы в зависимости от предшественника можно рассмотреть в зернопаровом севообороте 2-й агроэко-логической группы земель (табл. 3).
Здесь, по нашим данным, в среднем за 4 года (1997—2001 гг.) отмечается четкая зависимость урожайности яровой пшеницы от предшественника. Наибольшая ее урожайность была по пару — 12,6 ц с 1 га, по второй культуре она составила 10,5, по третьей — 8,7 ц с 1 га. Во второй ротации зернопарового севооборота за 2001—2004 гг. по продуктивности яровой пшеницы в зависимости от предшественника проявляется такая же закономерность. Как видим из таблицы 4, урожайность яровой пшеницы в среднем за 4 года под второй культурой после пара в 1,2, а под третьей — в 1,5 раза меньше первой культуры, возделываемой по пару. Уменьшение урожайности яровой пшеницы по предшественникам связано как с дефицитом влаги, особенно под третьей культурой после пара, так и с большей засоренностью посевов, что было отмечено ранее. Урожайность яровой пшеницы по агроэкологическим группам земель варьирует от 3,8 до 23,3 ц с 1 га. В благоприятные по увлажнению годы даже на солонцовых почвах, самых неблагоприятных по физико-химическим свойствам, урожайность яровой пшеницы, размещаемой по пару, можно получить до 18,1 ц с 1 га.
В наших исследованиях мы имели цель сравнительного испытания продуктивности зернопарового и травопольного севооборотов. Урожай-
3. Урожайность пшеницы яровой в зернопаровом севообороте, 2001—2004 гг.
Культура Урожайность, ц с1 га
Годы исследований
2001 2002 2003 2004 в среднем за 4 года
1-я культура после пара
Пшеница яровая 13,9 12,7 13,6 12,9 13,2
2-я культура после пара
Пшеница Яровая 12,5 9,6 10,8 10,0 10,7
3-я культура после пара
Пшеница Яровая 11,2 7,5 9,2 8,1 9,0
4. Продуктивность зернопарового и травопольного севооборота в зависимости от агромелиоративных свойств почв, ц с 1 га (1998—2001 гг.)
№ севооборота, Чередование Получено, ц с 1 га, всего по севообороту
культура после пара культур в севообороте зерна, семян сухой массы кормовых единиц (к. ед.} переваримого протеина
1 группа. Чернозем южный солонцеватый среднемощный слабозасоленный плакорный (склон до 1°}, севооборот № 6, 6а, 1999-2001 гг.
6, 1-3 Яровая пшеница 35,8 - 42,9 5,72
6а, 1-3 Эспарцет + донник однолетний - 76,2 44,2 4,61
2 группа. Чернозем южный солонцеватый среднемощный слабозасоленный (склон до 3°), севооборот № 7, 8, в среднем, 1997-2001 гг.
7, 1-3 Яровая пшеница 33,7 - 40,5 5,27
8, 1-3 Эспарцет + донник однолетний - 62,1 38,4 5,14
3 группа. Чернозем южный солонцеватый маломощный среднезасоленный (склон до 5°}, севооборот № 7а, 8а, 1999-2001 гг.
7а, 1-3 Яровая пшеница 22,1 - 26,5 3,53
8а, 1-3 Эспарцет + донник однолетний - 38,7 22,8 3,31
4 группа. Солонец степной глубокий средненатриевый среднезасоленный высококарбонатный (склон до 5°}, севооборот № 7б, 8б 1999-2001 гг.
7б, 1-3 Яровая пшеница 18,0 - 21,6 2,87
8б, 1-3 Эспарцет + донник однолетний - 39,9 23,5 3,41
5. Продуктивность травопольных севооборотов (1993—1997 гг.)
№ севооборота, культура после пара Культуры в севообороте Получено, ц с 1 га
семян сухой массы кормовых единиц (к.ед.} переваримого протеина (п.п.}
4 группа. Солонец степной глубокий средненатриевый среднезасоленный высококарбонатный (склон до 5°}
Зв,1-4 Эспарцет+донник однолетний 7,5 57,9 34,1 4,77
4в, 1-4 Люцерна +донник однолетний 4,5 45,1 27,2 3,72
5б, 1-4 Кострец 3,4 39,7 26,1 1,58
6в, 1-4 Суданская трава + донник двулетний 5,2 89,2 48,2 5,89
3 группа. Чернозем южный солонцеватый маломощный среднезасоленный (склон до 5°},
За, 1-4 Эспарцет +донник однолетний 12,0 72,4 42,6 6,02
4а, 1-4 Люцерна+донник однолетний 4,5 58,2 35,4 4,82
5а, 1-4 Кострец 6,4 54,1 35,4 2,40
6а, 1-4 Суданская трава + донник двулетний 6,3 84,6 45,8 5,74
ность яровой пшеницы практически по всем предшественникам в этих севообортах уменьшается от 1-й к 4-й агроэкологической группе земель по причинам, отмеченным выше (табл. 4).
Сравнительное испытание севооборотов по аг-роэкологическим группам земель при возделывании яровой пшеницы показывает такую же закономерность, что и по предшественникам, — уменьшение ее продуктивности на солонцах и солонцеватых почвах со средним засолением. Продуктивность севооборотов в сумме за три года несколько отличается по агроэкологическим группам земель, но в сравнительном испытании яровой пшеницы и донника, возделываемого в смеси с эспарцетом, их урожайность, судя по полученным кормовым единицам и переваримого протеина, выравнивается. Хотя по первым трем группам преимущество в урожайности остается за яровой пшеницей, а на солонцовой группе земель — за смешанными посевами эспарцета с донником, где получено 23,5 ц к.ед. и 3,41 переваримого протеина, тогда как пшеницы соответственно — 21,6 к.ед. и 2,87 п.п. Посев эспарцета на различных агроэкологических группах земель показал, что наибольший сбор урожая семян и сена отмечается на 1-й и 2-й группах. Продуктивность за ротацию севооборота составляет соответственно: семян — 16,1 и 15,0 ц с 1 га, кормовых единиц — 49,0 и 48, переваримого протеина — 6,87 и 6,95 ц с 1 га. Посевы в смеси с донником повышают питательную ценность корма, особенно при посеве с суданской травой (табл. 5). К тому же на солонцовых почвах они улучшают физические и химические свойства почв.
Наименьшая их урожайность была на 4-й группе — 7,94; 26,9; 3,76 ц с 1 га. Однако смешанные
посевы эспарцета с донником однолетним (табл. 6) на этой солонцовой группе земель увеличивают продуктивность севооборота семян до 7,5 к. ед.; 34,14, п.п. 4,77 ц с 1 га. Из всех испытываемых культур на данной группе (4) наибольшая продуктивность получена при возделывании суданской травы с донником двулетним (5,2; 48,2; 5,8 ц с 1 га). Наименьшая урожайность и питательная ценность из всех испытываемых культур отмечается у костреца.
За этот же период на черноземе южном солонцеватом маломощном среднезасоленном (склон до 5°) проявляется такая же закономерность по продуктивности севооборота, что и на солонцовой группе земель, что можно объяснить солонце-и солеустойчивостью и засухоустойчивостью суданской травы и донника. Из испытываемых культур наименьшее количество семян получено при возделывании люцерны в смеси с донником однолетним.
Самая высокая урожайность семян была при посеве эспарцета с донником. Большой интерес из кормовых культур представляют свербига восточная и козлятник, мало изученные в Оренбуржье (табл. 6).
Что касается испытываемых многолетних трав на плакорных землях, следует отметить их высокую продуктивность и питательную ценность, которая выражается в получении 47,3—49,6 к.ед. и 6,51—6,77 п.п. Наибольшее количество семян получено при посеве свербиги восточной, наименьшее — козлятника.
Следует также отметить, что семена козлятника восточного получены только на 3-м году жизни. Судя по полученной продуктивности ис-
6. Продуктивность многолетних трав в севооборотах, ц с 1 га (1993—1997 гг.)
№ севооборота, культура после пара Культура в севообороте Получено, ц с 1 га
семян сухой массы кормовых единиц (к.ед.} переваримого протеина (п.п.}
Зб, 2-5 Люцерна 5,6 74,4 49,0 6,51
4б, 2-5 Козлятник 3,5 64,8 47,3 6,77
5б, 2-5 Свербига 22,5 99,6 49,6 6,66
пытываемых многолетних трав, на этих землях вполне можно рекомендовать все эти культуры при полосном размещении вдоль лесных полос в пределах зоны обильного снегонакопления, что будет способствовать своевременным срокам посева зерновых культур на близлежащей территории.
Таким образом, культуры по группам земель с различными агромелиоративными свойствами почв и местообитания целесообразно размещать
дифференцированно, что подтверждается и расчетом экономической эффективности.
Литература
1. Дубачинская, Н.Н. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия на солонцовых землях Южного Урала / Н.Н. Дубачинская. Оренбург, 2000. 332 с.
2. Аринушкина, В.А. Методы агрохимических анализов почв. М., 1977. 787 с.
3. Кауричев, И.С. Структура почвы: практикум по почвоведению. М.: Колос, 1973. С. 90—92.
4. Доспехов, Б.А. и др. Методика опытного дела / Б.А. Доспехов. М.: Колос, 1979. С. 87—95.
