CC BY
35
УДК 635.65:633.171:631.4
Роль зернобобовых и крупяных культур в развитии устойчивого земледелия
А.Д. ЗАДОРИН , член-корреспондент РАСХН
A.П. ИСАЕВ, доктор сельскохозяйственных наук
B.М. НОВИКОВ, С.Н. СЕЛИХОВ, кандидаты
сельскохозяйственных наук
Всероссийский НИИ зернобобовых и крупяных культур E-mail: office@vniizbk. orel. ru
Показана роль зернобобовых и крупяных культур в развитии устойчивого земледелия. Введение их в севооборот и использование растительных остатков, применение менее интенсивной обработки почвы способствуют сохранению почвенного плодородия.
Ключевые слова: земледелие, предшественник, севооборот, обработка почвы, зернобобовые культуры, гречиха, азот, удобрение, урожайность.
Сегодня практически во всех регионах страны сохраняется тенденция ухудшения состояния земель. Интенсивно развиваются процессы, ведущие к потере плодородия сельскохозяйственных угодий. Опустыниванием в той или иной мере охвачены более 100 млн га в 27 субъектах Российской Федерации [1].
Одна из причин этих негативных явлений - нарушение севооборотов и научно обоснованных систем обработки почвы. В этих условиях расширение посевов зернобобовых и крупяных культур может стать весомым фактором повышения продуктивности агроценозов.
К.А. Тимирязев писал, что «едва ли обнаружится в истории много открытий, которые были бы такой благотворительностью для людей, как введение бобовых в севооборот, что
существенным образом увеличило производительность работы земледельца» [2].
Высокая эффективность зернобобовых как предшественника объясняется рядом причин, главная из которых - их способность к симбиозу с клубеньковыми бактериями, фиксирующими азот воздуха и обогащающими почву азотом и эндомикориз-ными грибами, позволяющими усваивать труднодоступные для других растений фосфаты. Исключительно важную роль в накоплении белка играют симбиотические взаимодействия бобовых культур с микроорганизмами, обеспечивающие растения минеральным питанием, адаптацией к абиотическим стрессам, а также защиту от патогенов и вредителей.
В нашем институте в многолетних стационарных опытах на темно-серой лесной среднесуглинистой почве изучались шестипольные севообороты с различным насыщением зернобобовыми и крупяными культурами (1993-2004 гг.), а также системы обработки почвы в восьмипольном севообороте (1984-2009 гг.).
Исследования показали, что возделывание зернобобовых в севообороте позволяет сократить долю азотных минеральных удобрений под основные культуры на 1S-20 % без ущерба для их продуктивности, а также полностью исключить их применение под зернобобовые культуры. Кроме того, благоприятное соотношение азота и углерода в пожнивных и корневых остатках бобовых культур2способствует их активной мобилизации в процессе разложения и минерализации [3, 4].
Зернобобовые уменьшают расход гумуса на выращивание культур се-
вооборота. Если без бобовых из гумуса расходовалось 21 МДж/кг, то с введением поля гороха - только 13,3, или на 32 % меньше, а введение двух полей обеспечивает бездефицитный баланс гумуса в шестипольном севообороте.
После уборки зернобобовых культур на 1 га в почве остается 20-70 ц корневых и пожнивных остатков, в которых содержится 4S-130 кг азота, 10-20 кг фосфора и 20-70 кг калия. Наиболее высокими показателями характеризуются желтый и узколистный люпин, кормовые бобы, несколько меньшими - белый люпин, фасоль, чина, чечевица, горох и вика. Бобовые позволяют иметь бездефицитный баланс азота в севооборотах.
Из таблицы 1 видно, что даже при внесении за ротацию 80 т/га навоза вынос азота с урожаем не компенсируется (дефицит составляет 118 кг/ га). Севооборот с зернобобовыми культурами позволяет накапливать 1S0 кг/га азота, из них 44 кг/га - сим-биотического.
Баланс азота зависит от доли бобовых культур в севообороте (табл. 2). При 16,7 % бобовых (одно поле) в севообороте дефицит азота сокращается на 130 кг/га, а при двух полях баланс уже положительный. При этом больше азота накапливается в севообороте с одним полем многолетних, и одним - однолетних бобовых культур. Рекомендуется насыщать севообороты бобовыми до 30 % (большее их количество приводит к накоплению болезней).
Возделывание ячменя после овса и однолетних бобовых показало, что наибольшая прибавка формируется после кормовых бобов (7,1 ц/га) и вики яровой (6,4 ц/га). После гороха она составила 4,6, люпина белого -4,9 и фасоли - S,3 ц/га при урожайности на контроле (предшественник овес) 34,1 ц/га.
Исследования, проведенные в Белгородском ИППК, Челябинском, Ульяновском, Пензенском, Тамбовском НИИСХ и других научных учреждениях подтверждают высокую эф-
I. Влияние зернобобовых культур на баланс азота в шестипольном севообороте
(ВНИИЗБК, 1993-2004 гг.)
Вариант опыта Вынос азота урожаем основной и побочной продукции за две ротации, кг/га Поступление азота за две ротации, кг/га Баланс азота Емкость баланса, кг/га
удобрения севооборот за две ротации, кг кг/га всего в т.ч. симбио-тического
Без удобрений Без зернобобовых С зернобобовыми 1045 1477 625 1294 - 420 -133 -35 -11 139 230 40
Навоз, 80 т/га, Без зернобобовых 1147 1029 -118 -10 181 -
С зернобобовыми 1576 1716 + 150 +13 274 44
(за две ротации)
U ф
ä
ф
Ь
ф
ä
s
ф
Z
IO
Ol P
о
2. Баланс азота за ротацию севооборота с различной насыщенностью бобовыми культурами
(ВНИИЗБК, 1993-2004 гг.)
Насыщенность бобовыми культурами, % Вынос азота урожаем основной и побочной продукции, кг/га Поступление азота, кг/га Баланс азота, кг/га Емкость баланса
всего за ротацию (кг) на 1 га
кг симбиотического, %
Без бобовых культур 572 389 -14 912 152 -
33,3 (клевер, горох) 467 672 + 205 1139 190 19
33,3 (горох, вико-овес) 419 466 +47 885 148 8
50 (горох, вико-овес, 374 826 +452 1260 200 22
люпин на сидерат)
16,7 (горох) 572 442 -130 1014 169 5
фективность использования бобовых культур в занятых парах, особенно сидеральных, в моно-и совместных посевах гороха, люпина, вики со злаковыми и другими культурами. Анализ экспериментальных данных, полученных в разных зонах, свидетельствует, что расширение посевов многолетних и однолетних бобовых культур и их смесей в севооборотах до рекомендуемых размеров позволит вовлечь в земледелие не менее 1,S млн т биологического азота; снизить применение минеральных удобрений, а за счет этого и загрязнение грунтовых вод и почвы; пополнить в почвах запасы легко разлагающегося органического вещества, необходимого для бездефицитного баланса гумуса, и повысить устойчивость агроэкосистемы в целом.
Биологизированные системы земледелия предусматривают дифференциацию обработки почвы в соответствии с биологическими особенностями выращиваемой культуры и почвенного покрова [4]. Исследования различных систем основной обработки темно-серой лесной почвы, выполненные учеными нашего института, показали, что наряду с традиционной вспашкой возможно применение приемов минимизации обработки. Так, при использовании в севообороте комбинированной системы основной обработки (SO % полей пашутся на глубину 20-22 см под пар, просо, горох, ячмень, плоскорезная обработка на глубину 2O-22 см проводится под картофель, на
10-12 см - под гречиху, поверхностная - под озимые) в среднем на 1 га затраты энергии снижались на 340 Мдж, экономия топлива составила 477 Мдж/га, или 2S % по сравнению с постоянной вспашкой на глубину 20-22 см.
При возделывании культур севооборота с применением разноглубинной отвальной обработки почвы (глубокая вспашка под картофель, мелкая - под озимые и традиционная вспашка на 20-22 см - под остальные культуры) обеспечивается наименьшая энергоемкость 1 ц условных кормо-протеиновых единиц, экономится 6,7 % топлива по сравнению с традиционной вспашкой (табл. 3).
Эффективность приемов основной обработки почвы при совмещении различных технологических операций с помощью новых комбинированных почвообрабатывающих агрегатов (БДМ-4 х 4П, КУМ-4, ФОРМТЕХ-3700, КОС^,4 ВН, СМА-РАГД-8/130), выполняющих за один проход подрезание, рыхление, интенсивное перемешивание почвы и измельчение пожнивных остатков по всей ширине захвата. В передовых хозяйствах, таких как ЗАО АПК «Юность» Орловской области, низкозатратные энергосберегающие технологии обеспечиваются за счет использования комплекса машин, в основе которого - тракторы и комбайны американской фирмы «Джон Дир», почвообрабатывающие орудия западноевропейского производства,
пригодные для обработки почвы под разные культуры. Приобретение набора такой универсальной техники требует значительно меньше вложений, чем покупка специализированной техники.
Использование послеуборочных остатков растений и побочной продукции гороха, озимой пшеницы, гречихи - важная составляющая естественного процесса поддержания плодородия почвы. От способа заделки растительных остатков зависит трансформация их в доступные питательные вещества, биологическая активность почвы.
Нами было установлено, что при отвальной вспашке на глубину 2O-22 см S4,4 % остатков размещается в верхнем (0-10 см) слое почвы и 4S,6 % - в слое 10-20 см, при поверхностной же обработке в верхнем слое оказывается 67,8 % растительных остатков и в слое 10-20 см - 32,2 %.
Применяемые в наших опытах системы обработки почвы в севообороте несущественно изменяли агрофизические свойства пахотного слоя (0-30 см). Вместе с тем, при плоскорезной и поверхностной обработках структурных агрегатов к концу третьей ротации в пахотном слое было соответственно на 1,6 и 4,6 % больше, чем по вспашке, и коэффициент структурности был выше на 0,32-1,0S ед. Это связано с влиянием растительных остатков и лучшим формированием структура почвы на глубине 10-30 см без оборота пласта.
3. Показатели энергетической эффективности систем основной обработки почвы в севообороте
(ВНИИЗБК, 1984-2009 гг.)
Система обработки почвы Сбор усл. кормо-протеиновых ед., ц/га Засоренность культур севооборота, шт/м2 Расход топлива на основную обработку почвы, кг/га Энергозатраты на возделывание культур, тыс. Мдж/га Энергоемкость, Мдж/ц усл. кормо-протеиновых ед.
Отвальная 44,4 33 24,0 43,18 979
на 20-22 см
Отвальная 45,7 32 22,4 43,46 954
разноглубинная
Комбинированная Поверхностная 43,8 42,8 36 50 18,0 14,5 42,48 41,86 972 986
4. Урожайность культур звена севооборота по разным системам обработки почвы (в среднем за три ротации - 9 лет), т/га
Система обработки почвы Горох Озимая пшеница Гречиха Ячмень
Отвальная на 20-22 см 2,64 4,O8 1,33 3,92
Отвальная разноглубинная 2,65 4,18 1,40 4,O4
Поверхностная 2,46 4,42 1,42 3,82
Плоскорезная на 20-22 см 2,52 4,38 1,44 3,74
При безотвальных обработках на S,1-12,6 % повышалась биологическая активность верхнего слоя почвы за счет концентрации и минерализации растительных остатков. В среднем в слое 0-30 см лучшее разложение льняной ткани отмечено при отвальной обработке (32,3-48,3 %). При плоскорезной обработке на ту же глубину микроорганизмы работали слабее на 4,0-9,3 %.
Питательный режим в севообороте определялся применяемыми удобрениями и использованием нехозяйственной части урожая. При безотвальных обработках отмечено обогащение питательными элементами верхнего слоя почвы. Так, при поверхностной обработке в слое 010 см содержалось 24,9 мг/100 г фосфора, 17,8 мг калия, 4,98 % гумуса, а в слое 10-30 см - соответственно лишь 19,6 и 9,0 мг/100 г и 4,68 %.
При отвальной вспашке на 2022 см отмечалось равномерное распределение питательных веществ по всему пахотному слою: в слое 010 см содержалось 24,7 мг/100 г почвы фосфора, 14,8 мг калия, 4,72 % гумуса, а в слое 10-30 см - 22,0 мг фосфора, 11,8 мг калия, 4,78 % гумуса.
Урожайность культур севооборота в зависимости от обработки почвы предствлена в таблице 4. Ее данные свидетельствуют, что введение в севооборот гороха и гречихи при менее интенсивной обработке способствует сохранению почвенного плодородия. Продуктивность такого звена оказывается выше, чем при постоянной вспашке на глубину 2022 см.
Нужно иметь в виду, что почва, на которой выращивалась гречиха, обо-гощается легкодоступными формами фосфора и калия, которые за счет выделения корневой системой муравьиной, уксусной и щавелевой кислот извлекаются из труднорастворимых соединений. Кроме того, почва под гречихой становится рыхлой, более структурной, относительно чистой от сорняков. Гречиха оставляет после себя остатки, достаточно
богатые азотом, фосфором и калием. По данным разных источников, они содержат 0,80-0,88 % азота, 0,52-0,88 % фосфора и 1,80-2,17 % калия. Солома гречихи быстрее соломы злаковых культур подвергается разложению в почве.
В нашем опыте при средней урожайности гречихи 14 ц/га в почву поступало 29,7 ц/га пожнивно-корне-вых остатков и 25,4 ц/га соломы, при разложении которых почва обогоща-ется 10-46 кг/га азота, 8-38 кг/га фосфора и 22-110 кг/га калия. Урожайность ячменя после гречихи составила 39 ц/га (при дополнительном внесении 50 кг/га азота, 55 кг/га фосфора и 60 кг/га калия).
Литература
1. «Основы государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года»//Ийр://зокаП.ги
2. Тимирязев К.А. Земледелие и физиология растений. Собр. соч., т. 3. - М.: Сельхозгиз, 1932. - 452 с.
3. Зотиков В.И., Задорин А.Д. Повышение продуктивности и устойчивости агроэкосистем. - Орел: «Картуш», 2007.
- 198 с.
4. Парахин Н.В., Лобков В.Т., Кружков Н.К. Биологизация земледелия в России.
- Орел: ОрелГАУ, 2000. - 176 с.
Role of legume and cereal cultures in development of stable agriculture
I A.D. Zadorin I , A.P. Isaev,
V.M. Novikov, S.N. Selikhov
There is shown the role of legume and cereal cultures in development of stable agriculture - their bringing into crop rotation and the use of vegetable remains alongside with application of a less intensive soil treatment helps maintain soil fertility.
Keywords: agriculture, predecessor, crop rotation, soil treatment, legume, buckwheat, nitrogen, fertilizer, yield.
УДК 633.171:581.9:631.526.32
Ареал проса посевного в России
B.С. СИДОРЕНКО, С.В. БОБКОВ, А.И. КОТЛЯР, кандидаты сельскохозяйственных наук
C.О. ГУРИНОВИЧ, Ж.В. СТАРИКОВА Всероссийский НИИ зернобобовых и крупяных культур
E-mail: [email protected]
Проведен анализ современного производства проса посевного в России и отдельных регионах. Показаны пути расширения ареала культуры. Проанализированы современные направления селекции и дана характеристика новых сортов, ценных по качеству зерна, устойчивых к биотическим стрессорам и патогенам.
Кпючевые слова: просо посевное, селекция, сорт, качество зерна.
Распространение проса на юго-восток европейской части России, по мнению Н.И. Вавилова, произошло в эпоху неолита [I]. Это чрезвычайно транспортабельное, универсальное в использовании, необычайно засухоустойчивое растение являлось непременным атрибутом кочевого хозяйства и вместе с кочевниками продвинулось из Азии в Европу. У древних народов Европы (скифы, сарматы) просо было основной культурой [2], северная граница выращивания которой доходила до SS-S6 параллели [3]. На территории России около тысячи лет назад в культуре были известны два вида проса: посевное (Pa-nicum miliaceum L.) и итальянское (Setaria italica L.) [3]. В настоящее время в России и странах СНГ сосредоточено около 4S % мирового производства проса посевного. В конце XX в. в мире произошло резкое (в 2-2,5 раза) сокращение площадей под этой культурой, что связано с увеличением производства зерна кукурузы и пшеницы. Однако в последние 10 лет наметилась положительная тенденция возрождения производства культуры в Беларуси, Молдове и ряде стран ЕС. Это в некоторой степени связано с внедрением в Центральной Европе раннеспелых сортов проса селекции нашего института.
Динамика выращивания проса в Российской Федерации в последние годы нестабильна. Удельный вес его
2 Земледелие № 5
9
