CC BY
34УДК: 631.58
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ПРИЕМЫ В АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ
Г.Н.Черкасов, чл.корр. РАСХН, С.И. Казанцев — ВНИИ земледелия и защиты почв от эрозии.
E-mail: [email protected]
Рассмотрены приемы совершенствования системы основной обработки почвы в севооборотах в направлении минимизации воздействия на почву, а также показано применение биологизации в земледелии.
Ключевые слова: обработка почвы, земледелие, ресурсосберегающие технологии, техногенное воздействие, приемы, биологизация.
В современном сельском хозяйстве как никогда остро стоят вопросы разработки новейших ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур, эффективного устранения причин деградации почв, а также негативных последствий техногенного воздействия на почву. Поэтому необходимо совершенствовать системы основной обработки почвы в севооборотах в направлении минимизации, а также внедрять приемы биологизации в земледелии. Минимальная обработка почвы позволяет сократить производственные затраты, повысить производительность труда защитить почву от ветровой и водной эрозии, увеличить содержание органического вещества в верхнем слое почвы. Поверхностные, безотвальные обработки, особенно при оставлении стерни, способствуют накоплению снега, уменьшению глубины промерзания и смыва почвы, увеличению запасов почвенной влаги.
Исследования способов обработки почвы под зерновые культуры зернопропашного севооборота проводились нами на черноземе типичном тяжелосуглинистом в ЦЧР. Нулевую обработку (прямой посев) зерновых культур осуществляли сеялкой «Джон Дир». Озимая пшеница посеяна по сидеральному пару (горчица).
При использовании в качестве способа основной обработки почвы поверхностной обработки засоренность посевов увеличилась по сравнению с отвальной вспашкой на 21 шт/м2, а при переходе на нулевую обработку количество сорняков, по сравнению с вариантом с отвальной вспашкой, увеличилось в 4,3-4,9 раза. Причем отмечается существенное увеличение количества многолетних сорняков.
К факторам, снижающим урожайность зерновых культур, относятся многочисленные болезни, среди которых наиболее вредоносны ржавчинные и головневые заболевания, мучнистая роса, корневые гнили. Наибольшее развитие бурой ржавчины и
корневых гнилей отмечено на фоне нулевой обработки почвы. На этом варианте пораженность озимой пшеницы бурой ржавчиной увеличилась в 2,1 раза по сравнению с отвальной вспашкой, а корневыми гнилями в 1,9 раза. Нулевая обработка способствовала распространению корневых гнилей на кукурузе. Степень поражения корневыми гнилями на фоне нулевой обработки почвы была выше в 2,5 раза по сравнению с отвальной вспашкой и в 2,2 раза по сравнению с поверхностной обработкой.
Численность вредителей изменялась в зависимости от способа основной обработки почвы. Наибольшая распространенность вредителей отмечена на фоне нулевой обработки почвы, а наименьшая - на фоне отвальной вспашки, что подтверждает общеизвестную роль вспашки как стабилизатора фитосанитарного состояния посевов [1,2]. Следовательно, фитосанитарная обстановка в изучаемом зернопропашном севообороте была довольно стабильной при использовании отвальной вспашки и поверхностной обработки. При переходе на нулевую обработку почвы отмечается существенное увеличение засоренности посевов, большая степень распространенности болезней и вредителей.
1. Урожайность зерна, ц/га
Установлено, что наибольшую урожайность зерна озимой пшеницы, кукурузы и ячменя обеспечивает использование в качестве способа основной обработки почвы отвальной вспашки (табл. 1).
Так, урожайность зерна в среднем по звену севооборота по отвальной обработке почвы была на 5,7 ц/га выше, чем по поверхностной и на 19,5 ц/га, чем по нулевой. Минеральные удобрения повышали урожайность зерна культур севооборота при использовании всех изучаемых способов обработки почвы, однако снижение урожайности в сравнении с вспашкой по поверхностной обработке составило 8,4 ц/га и 22,8 ц/га по нулевой.
Наиболее качественное зерно озимой пшеницы без применения минеральных удобрений получено при посеве по отвальной вспашке. Так, по вспашке содержание сырой клейковины в зерне было выше на 1,1%, чем по поверхностной обработке и на 3% выше, чем по нулевой.
При анализе экономической эффективности возделывания культур звена севооборота видно, что стоимость полученной продукции была наибольшей на варианте с отвальной вспашкой и применением минеральных удобрений, а наименьшей - на варианте с
Обработка почвы Вариант Озимая пшеница Кукуруза Ячмень Среднее
Вспашка Без удобрений 51,5 41,6 41,4 44,8
NPK 56,9 61,1 53,2 57,1
Поверх- ностная Без удобрений 47,4 32,7 37,3 39,1
NPK 50,2 49,9 46,0 48,7
Нулевая Без удобрений 27,6 18,2 30,2 25,3
NPK 34,9 29,4 38,7 34,3
НСР05 Обработка 3,8 9,0 5,5 4,1
Удобрения 3,3 10,6 4,5 5,8
ЗлаЭишрскш ЗемлеШеЩ)
№ 3 (65) 2013
2. Экономическая эффективность возделывания зерновых культур в среднем по звену севооборота (в расчете на 1 га)
Обработка почвы Вариант Стоимость продукции, руб. Всего затрат на производство продукции, руб. Условно-чистый доход, руб. Уровень рентабельности, %
Вспашка Без удобрений 24662 7705 16957 223,0
NPK 31518 14070 17452 131,2
Поверхностная Без удобрений 20657 6990 13666 198.2
NPK 26850 13349 13501 110,2
Нулевая Без удобрений 13273 6469 6804 105,8
NPK 14813 12843 5304 52,1
нулевой обработкой без удобрений (табл. 2).
Без применения удобрений наибольший доход (16957руб./га) и уровень рентабельности (223,0%) получен на варианте с отвальной вспашкой. Поверхностная обработка обеспечила довольно высокий доход - 13666 руб./га и уровень рентабельности - 198,2%.
Наименьший доход (6804 руб./га) отмечается при возделывании озимой пшеницы по нулевой обработке, что в 2,5 раза ниже, чем по отвальной вспашке.
Таким образом, наибольший чистый доход обеспечивается при использовании в качестве способа основной обработки почвы отвальной вспашки. Доходность зерна всех изучаемых в опыте культур, возделываемых по поверхностной обработке, была достаточно высокой, хотя и несколько уступала вспашке. Несмотря на наименьшие затраты при использовании в качестве нулевой основной обработки почвы (прямой посев), на этих вариантах получен самый низкий доход, а при внесении минеральных удобрений под кукурузу даже убыток.
Сокращать пахоту, как отмечал Т.С. Мальцев, вероятно, нужно везде, но на сколько сокращать, через сколько лет пахать - это нужно выяснить на месте. В умении оперативно применяться к конкретно сложившимся обстоятельствам и заключается искусство брать у природы урожай, невзирая на всю сложность этой задачи. Это подтверждает необходимость комплексного и научного подхода к выбору агротехнологий и составляющих их приемов.
Необоснованное применение минимальных обработок вызывает резкое увеличение засоренности посевов, пораженности вредителями и болезнями, обусловливающее необходимость последующего применения гербицидов, сводящего энергоемкость способа к обычной традиционной
вспашке. Следует учитывать также, что при минимальных обработках из-за наличия растительных остатков на поверхности почвы уменьшается снабжение растений азотом, это вызывает необходимость дополнительного использования минеральных удобрений. Следовательно, все это требует более основательного уточнения условий и места применения таких обработок.
Результаты многолетних опытов свидетельствуют, что минимальные обработки во всех разновидностях (поверхностная, мелкая отвальная и безотвальная) не могут быть системами обработки в севооборотах любого региона России. Их можно применять как способы основной обработки почвы под отдельные культуры в сочетании с отвальными или безотвальными обработками.
Приведенные факты позволяют однозначно сказать, что минимальные обработки почвы как способы обработки под отдельные культуры - перспективное направление ресурсосбережения в земледелии, а использование их как системы обработки почвы в севообороте требует всесторонней оценки условий применения. При несоблюдении этих условий неизбежно снижение урожайности культур, вплоть до экономической нецелесообразности возделывания. Широкое использование при таких обработках гербицидов создает еще проблемы экологического плана, последствия которых на современном этапе не получили однозначной оценки.
Важная роль в сохранении и восстановлении плодородия почв отводится биологическим средствам. Основные факторы биологизации:
1.Плодосменные севообороты (зерновые, бобовые, пропашные);
2.Сидеральные пары (горох, горчица, рапс, фацелия и др.); З.Пожнивные посевы сидератов; 4.Солома и другая побочная продукция; 5.Многолетние
травы в севооборотах; 6. Навоз, ком-посты и т. д.; 7. Системы лесных насаждений (увеличивают биоразнообразие, улучшают микроклимат и фитосанитарную обстановку).
В условиях лесостепи ЦЧР лесные полосы выполняют эколого-стабилизи-рующие функции в эрозионно-опасных агроландшафтах и на землях, подверженных водной эрозии и дефляции. Контурно-мелиоративная организация территории с системой лесных полос обеспечивает сокращение стока воды и повышение влагозапасов в почве на 45 мм, сокращение смыва почвы в 13 раз и увеличение урожайности озимой пшеницы на 29-39 %
В условиях недостаточного и неустойчивого увлажнения необходимо использовать не только осадки вегетационного, но и осеннее-зимнего периода, регулировать сток талых и ливневых вод, а также улучшать микроклимат на полях. Эффективным мероприятием в этом плане будет создание полезащитных и стокорегулирующих лесных полос, которые способствуют формированию благоприятного микроклимата на полях и лучшей перезимовке озимых. Лесные полосы в ЦЧР позволяют увеличить снегонакопление на полях на 13-22% и уменьшить поверхностный сток на 60-80%.
Исследования ВНИИЗ и ЗПЭ показали, что под защитой лесополос урожайность озимой пшеницы в засушливом 2010 г. составила 30,3 ц/га, в то время как в контроле (без лесополос) после перезимовки гибель посевов составила 80%. Традиционные формы компенсации гумуса путем внесения навоза должны быть дополнены сиде-ральными и пожнивными культурами, а также более широким использованием для этой цели побочной продукции.
В стационарном опыте института, севообороты которого развернуты во времени и пространстве, изучали различные сочетания биологических фак-
№ 3 (65) 2013
8/іаЗимірскій ЗешеШецТз
торов (сидерация, посев многолетних трав, внесение побочной продукции) с применением минеральных удобрений и без них на фоне двух доз навоза (6 и 12 т/га севооборотной площади).
Многолетние исследования позволили сделать следующие выводы:
1. Адаптивные в конкретных условиях севообороты - наиболее реальный путь повышения продуктивности пашни за счет более полного использования возобновляемых экологических ресурсов.
2. Рациональность сочетания антропогенных и биологических средств повышения продуктивности пашни определяется структурой и схемой севооборота.
3. Урожайность отдельных культур при наилучшем размещении в севообороте на фоне только биологических приемов соизмерима с ее величиной при применении минеральных удобрений, но наибольшая общая продуктивность пашни достигается при сочетани-иэтих вариантов. На слабоудобренном фоне (без минеральных удобрений при меньшей дозе навоза) более продуктивными были севообороты с большим уровнем биологизации - плодосменный и сидеральный. Но эффект от внесения в них минеральных удобрений и удвоенной дозы навоза оказался меньшим в сравнении с зернопаропропашным севооборотом.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что биологические и антропогенные факторы не следует противопоставлять, а рационально сочетать не только в конкретных севооборотах, но и при дифференцированном использовании пашни в системе разных видов севооборотов. Технология земледелия должна быть индивидуальна для каждого поля, рабочего участка в соответствии с особенностями обеспеченности природными ресурсами и доминирующими естественными процессами и взаимоувязана в системе парагенетических связей компонентов агроландшафта с учетом интенсивности и направленности вещественно-энергетических потоков.
Интенсификация земледелия - это оптимизация технологий с целью рационального использования природных и антропогенных факторов. Определяется она не количеством вложенных ресурсов, а их окупаемостью, учитывая экономические и экологические составляющие эффекта.
Без удобрения существенно недоиспользуются природные ресурсы продуктивности: солнечная энергия - на 20-40 %; почвенная влага - на 15-50%. Экономически оправданное решение
проблемы заключается не в отказе от применения удобрений, а в определении наиболее эффективного их использования на том или ином рабочем участке, под ту или иную культуру.
Высокая окупаемость удобрений наблюдается в зернотравянопропашных севооборотах, несколько ниже - в севооборотах с чистым паром и самая низкая - в севооборотах с высоким насыщением многолетними и однолетними травами.
Удобрению подлежат прежде всего наиболее требовательные к уровню плодородия почвы, отзывчивые на удобрения и высокорентабельные культуры. К ним относятся сахарная свекла, озимая пшеница, ячмень, кукуруза. Но многое зависит от предшественника. Например, эффективность удобрений, преимущественно азотных, на посевах озимой пшеницы по чистому пару может быть в 2 раза ниже, чем на посевах по занятым парам, так как за период парования в почве мобилизуется значительное количество минерального азота (особенно на черноземах), а также подвижного фосфора и калия.
Наиболее благоприятные условия для высокой окупаемости удобрений складываются на склонах северной ориентации (С, СЗ, СВ экспозиции). Удобрения на склонах южной экспозиции могут давать в 2 раза меньшую прибавку. На эродированных склонах (как южных, так и северных) возрастает эффективность азотных удобрений.
Наибольшую окупаемость удобрения будут иметь на почвах с пониженной обеспеченностью соответствующими элементами минерального питания, но при достаточной влагоо-беспеченности, благоприятной кислотности и хороших агрофизических свойствах. На почвах, не сбалансированных по содержанию элементов питания, на фоне хорошей обеспеченности одного (одних) из них наибольшую рентабельность покажет внесение с удобрениями другого (других) лимитирующего элемента.
Повышение доз удобрений более целесообразно на тех полях, где гарантировано соблюдение технологического регламента по возделыванию сельскохозяйственных культур (в т.ч. по борьбе с сорняками, вредителями и болезнями).
Высокой окупаемостью обладают подкормки озимых азотными удобрениями; потребность в них и дозы подкормки устанавливаются по результатам почвенно-растительной диагностики. Как правило, на хорошо развитых посевах наиболее эффективны подкормки азотом озимых после куку-
рузы, однолетних трав, несколько менее - после многолетних бобовых трав и менее эффективны или совсем не проявляют положительного действия на посевах озимых по чистым парам.
В экономически окрепших хозяйствах с высокой культурой земледелия применение удобрений целесообразно привести в систему, которая сама по себе в перспективе обеспечивает повышение окупаемости удобрительных ресурсов. Например, использовать в широких масштабах биологические средства повышения урожайности и воспроизводства плодородия. Весьма перспективным приемом биологизации служит освоение сидеральных паров, положительно влияющих как на урожайность озимой пшеницы, так и последующей сахарной свеклы (одновременно повышаются технологические качества свеклосахарного сырья).
Необходимо также возделывать в качестве сидеральной культуры горох, заделка которого в почву в фазе начала образования бобов не требует измельчения и вспашки, достаточно двухкратной обработки тяжелыми дисковыми боронами.
Значительным источником пополнения органики почвы служит побочная продукция. Но широкое использование соломы и других растительных остатков в качестве органических удобрений сдерживается их депресси-рующим влиянием на последующую культуру из-за токсичности продуктов разложения растительных остатков и иммобилизации минерального азота.
В ВНИИЗ и ЗПЭ разработана технология поверхностного компостирования соломы и других растительных остатков в качестве органических удобрений с антидепрессирующими добавками и компонентами. Использование соломы зерновых культур, ботвы сахарной свеклы, растительных остатков кукурузы на черноземе типичном, внесенных в эквивалентных соотношениях по сухому веществу с навозом (3 т/га соломы и 10 т/га навоза), обеспечивало практически равные урожаи гречихи, озимой пшеницы, сахарной свеклы, кукурузы, ячменя. Однако затраты невозобновляемой антропогенной энергии на внесение навоза были в 1,5-2,5 раза выше, чем при использовании соломы и других растительных остатков в зависимости от антидепрес-сирующей добавки.
В условиях ЦЧР 12 % площади пашни занимает средне- и сильносмытые почвы, которые нуждаются в консервации. Эффективным способом консервации этих земель служит залужение.
При залужении смытых земель не-
ЗлаЭишрскш ЗемлеШеЦй
№ 3 (65) 2013
обходимо создать высокопродуктивный травостой, обеспечивающий защиту почв от эрозии. Исследования приемов залужения среднесмытых типичных черноземов показали, что при посеве многолетних трав по сидеральному пару с использованием в качестве сидеральной культуры гороха, урожайность травостоя была в среднем за 3 года на 26 % выше, чем в контроле (черный пар) и примерно на одном уровне с вариантом посева трав по черному пару с ежегодным применением І^РК. Однако при применении минеральных удобрений себестоимость продукции возросла с 75 до 196 руб. т сена, а уровень рентабельности уменьшился с 95 до 26 % в сравнении с залужением по сидеральному пару без удобрений.
Проведенные нами исследования показали высокую эффективность бобово-злаковых травосмесей при залу-жении смытых земель. Так, при посеве бобово-злаковой травосмеси на эродированном черноземе выщелоченном с соотношением (бобовые травы 50 % + злаки 50 % ) урожайность тра-
УДК 631.58:631.559
востоя в среднем за 4 года была на 1,46,0 ц/га выше урожайности злаковой смеси с ежегодным внесением N60, а при посеве смеси (с соотношением бобовые 75 % + злаки 25 %) получена урожайность на уровне злаковой с внесением ^20. То есть, без минеральных удобрений за счет биологического азота можно получать высокие урожаи сена на смытых почвах.
Таким образом, совершенствуя системы основной обработки почвы в севооборотах и применяя биологи-зацию, можно добиться энерго- ресурсосбережения и повышения продуктивности земель. Экономически оправданное решение проблемы заключается не в отказе от применения удобрений, а в определении наиболее эффективного их исполь-
зования на том или ином рабочем участке, под ту или иную культуру с учетом приемов биологизации.
Литература:
1. В.В. Ивенин, Е.В. Михалев, А.В. Ивенин, С.М. Голубев. Влияние ми-нимализации обработки почвы на урожайность яровых зерновых культур и зараженность их корневыми гнилями / // Земледелие, 2009, №1. - С. 28-29.
2. Е.Ю. Тарапанова, В.А. Чулкова, Г. Я. Сецов. Влияние способов обработки почвы на фитосанитарное состояние посевов / // Защита и карантин растений, 2010, №1. - С. 26-27.
G.N.Cherkasov, S.I.Kazantsev. RESOURCE-SAVING RECEPTIONS IN THE ADAPTIVE AND LANDSCAPE AGRICULTURE.
Receptions of improvement of system of the main processing of the soil in crop rotations in the direction of minimization of impact on the soil are considered, and also biologization application in agriculture are shown.
Keywords: soil processing, agriculture, resource-saving technologies, technogenic influence, receptions, biologization.
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И ЭФФЕКТИВНОСТЬ УДОБРЕНИЙ
В.В. Окорков, д.с-х.н., А.А. Корчагин, Л.И. Ильин, к.э.н., О.А. Фенова
— Владимирский НИИСХ Россельхозакадемии Е-таН: [email protected] При изучении роли основных элементов адаптивно-ландшафтных систем земледелия в повышении продуктивности сельскохозяйственных культур на серых лесных почвах Владимирского ополья выявлено ведущее значение вида севооборота и систем удобрения. Системы основной обработки не оказали однозначного достоверного влияния на урожайность культур севооборотов. Среди серых лесных, серых лесных слабо- и среднеоподзоленных, среднеоподзо-ленных со вторым гумусовым горизонтом почв наиболее высокой продуктивностью характеризуется последняя почвенная разность (~ на 5,5 % против средней продуктивности на 4-х почвенных разностях).
Весеннее внесение азотных удобрений по фону фосфорно-калийных удобрений (N:P:K = 1,2:1:1,1) против одних РК удобрений резко повышает урожай возделываемых культур и их окупаемость. Азотные удобрения повышают запасы нитратного азота в слое почвы 0-40 см в ранние фазы роста и развития растений и оказывают решающее влияние на формирование генеративных органов и рост урожая. Роль запасов аммонийного азота на изменение продуктивности более скромная. Это обусловлено в 3-4 раза более высокими коэффициентами использования растениями нитратного азота против аммонийного. Полное минеральное удобрение способствует более эффективному использованию запасов почвенной влаги и выпадающих осадков.
Ключевые слова: адаптивно-ландшафтная система земледелия и ее элементы, удобрения, эффективность и окупаемость удобрений, запасы нитратного и аммонийного азота, коэффициент использования запасов азота, продуктивность сельскохозяйственных культур.
Ученые многих стран мира интенсивно работают над проблемой точного, прецизионного, или, упрощенно, координатного земледелия. Концепция этой проблемы заключается в том,
что отдельные участки поля могут иметь различные агрохимические, физические, физико-химические, химические и фитосанитарные характеристики, т.е. обеспечивать различную
высоту урожая. Поэтому для эффективного управления продуктивностью почв требуются дифференцированные севообороты, приемы обработки и внесения удобрений, применения ме-
№ 3 (65) 2013
8/іа5имірскій ЗешеШецТз
