CC BY
71
УДК 551.577/578,631.582 А.П. Дробышев
СЕВООБОРОТЫ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ В УСЛОВИЯХ НЕДОСТАТОЧНОГО УВЛАЖНЕНИЯ
В статье рассматривается эффективность использования атмосферных осадков в зависимости от вида севооборота. Более высокая продуктивность и эффективность осадков отмечена в севооборотах без повторных посевов зерновых и чистого пара.
Ключевые слова: севооборот, атмосферные осадки, почвенная влага, яровая пшеница, коэффициент водопотребления, энергетическая эффективность.
A.P. Drobyshev CROP ROTATIONS AND EFFICIENCY OF THE ATMOSPHERIC PRECIPITATION USE IN THE CONDITIONS OF INSUFFICIENT MOISTENING
Efficiency of the atmospheric precipitation use depending on the crop rotation kind is considered in the article. Higher productiveness and efficiency of precipitations is emphasized in the crop rotations without repeated grain crops and complete fallow.
Key words: crop rotation, atmospheric precipitation, soil moisture, spring wheat, water intake coefficient, energy effectiveness.
Введение. Среди основных факторов жизни растений (свет, тепло, вода, воздух и питательные вещества) особое значение в условиях недостаточного и неустойчивого увлажнения имеет почвенная влага, основным источником которой являются атмосферные осадки.
Характерная черта климата Западной Сибири - крайне неравномерное распределение осадков в течение года. Осадки вегетационного периода составляют около 30-50% годовых, которые аккумулируются почвой всего на 25-40%. Потери их в степной и лесостепной зонах составляют около 80-120 мм, что равно недобору 0,8-1,2 т/га зерна [1].
Значительное количество влаги теряется на сток и физическое испарение [2-4]. Усвоение зимних осадков зависит в значительной степени от плотности почвы, ее влажности и температуры. Явление резкого снижения водопроницаемости на уплотненных фонах в мерзлом состоянии в связи с образованием ледяных пробок отмечалось еще Н.А. Качинским [5].
Распространенное мнение об эффективности накопления и сохранения влаги вневегетационных осадков в сухостепной зоне Алтая через основную обработку почвы, различные способы снегозадержания (в т.ч. искусственно созданные элементы, исторически чуждые ландшафту), систему предпосевной обработки почвы (кроме прикатывания) и парование, как показали исследования Гнатовского В.М., несостоятельно [6].
Особое значение в эффективном использовании атмосферных осадков приобретает чередование культур в севооборотах.
Цель исследований. Определение эффективности использования атмосферных осадков при различном чередовании культур и паровых полей в севооборотах на юге Западной Сибири.
Задачи исследований. Расчеты расходов влаги из атмосферных осадков на формирование 1 т зерна яровой пшеницы и их продуктивность в посевах по разным предшественникам, эффективность осадков в различных видах полевых севооборотов.
Методы исследований. Исследования проводились на стационаре севооборотов на опытном поле в учхозе «Пригородное» АСХИ/АГАУ в течение 15 лет. Изучались схемы севооборотов и бессменные посевы яровой пшеницы как без основного внесения минеральных удобрений, так и на фоне NPK в дозе 50 кг д.в. на
1 га. Схемы севооборотов представлены следующими видами: 1) зернопаротравяной (пар чистый - пшеница
- пшеница + многолетние травы - кострец + эспарцет 2 года - пшеница - пшеница); 2) зернопаропропашной (пар чистый - пшеница - пшеница - пшеница - кукуруза на силос - пшеница - пшеница); 3) зернотравянопропашной (кострец + эспарцет 2 года - пшеница - пшеница - кукуруза на силос - пшеница - пшеница); 4) зернопаровой (пар, занятый горохо-овсом - пшеница - пшеница); 5) зернопаровой (пар чистый - пшеница -пшеница); 6) зернопаровой (пар чистый - пшеница); 7) пшеница бессменно.
В севооборотах, состоящих из двух звеньев, расчеты выполнялись при разном насыщении яровой пшеницей.
Повторность опыта - четырехкратная, размер делянок 10 х 100 м. Уборка и учет урожая проводился: зерновых - комбайном САМПО-500, кормовых культур - кормоуборочной техникой.
Результаты исследований. Исследования показали, что в полях, уходящих под пар в различных севооборотах, водопроницаемость в значительной степени зависит как от агрегатного состава почвы, так и от уже имеющихся запасов влаги в ней. Так, в семипольном зернопаротравяном севообороте при запасах продуктивной влаги 53,2 мм в метровом слое и коэффициенте структурности почвы в слое 0-30 см, равном 2,86, за 6 часов впиталось 315,0 мм воды; в двух- и трехпольных зернопаровых севооборотах при запасах 85,489,3 мм и коэффициенте структурности 2,23-2,35 поступило от 163,8 до 207,1 мм воды.
Осенью в конце парования за 6 часов в семипольных севооборотах при запасах продуктивной влаги 118,9-132,3 мм впиталось 106,3-107,8 мм, а при практически равных запасах влаги в двухпольном зернопаровом севообороте поступило 61,6 мм, в трехпольном - 82,3 мм.
Применение минеральных удобрений вследствие повышения содержания органических остатков при сравнительно более высокой урожайности культур в семипольном севообороте и, как следствие, более значительной иссушенности почвы увеличило водопроницаемость в 1,5 раза. Замена чистого пара на занятый горохо-овсом способствовала росту этого показателя в 3 раза. Коэффициент парной корреляции, выражающий зависимость поглощения осадков от начальных запасов влаги в почве для слоя 0-50 см, составил 0,962 ± 0,032, для слоя 0-100 см - 0,819 ± 0,146.
В течение парования за летний период динамика запасов влаги в значительной степени зависит от ее начальных запасов и выпадающего количества осадков за этот период. Там, где весной выше запасы влаги, происходит и более высокий расход ее на испарение с поверхности почвы, особенно из верхнего полуметрового слоя.
Потери влаги в парах в условиях Алтайского края выявлены С.И. Долговым с соавторами [7], позднее подтверждены работами Г.И. Васильченко [8]. Авторы отмечают высокие потери почвенной влаги в паровых полях в теплое время года, особенно в засушливые годы. В исследованиях Г.В. Журавлевой за 6 лет расход влаги в парующейся почве на черноземах Алтайского Приобья составил 232 мм.
В условиях Приобья Алтая при традиционной технологии возделывания культур ко времени всходов яровой пшеницы запасы влаги в метровом слое почвы по предшественникам составляют: многолетние травы - 55-60%, занятый пар - 70-80%, кукуруза - 80-85% от запасов по чистому пару (130-137 мм доступной влаги) с колебаниями от 170 мм - в благоприятные по увлажнению годы до 100-120 мм - в засушливые.
Создание мульчирующего слоя на поверхности почвы из органических остатков и сокращение периода времени с отсутствием на полях растительности могут служить дополнительными приемами рационального использования атмосферных осадков. Наличие чистого пара в севообороте снижает этот показатель. Период времени от уборки предшествующей чистому пару культуры до посева яровой пшеницы после него составляет около 20 месяцев, до посева по многолетним травам почти 10 месяцев, по занятому пару - 9 месяцев и по другим непаровым предшественникам - не более 8 месяцев. За период от уборки непаровых предшественников до посева яровых культур в Приобской зоне Алтая за октябрь - середину мая выпадает в среднем 260 мм осадков, а за время от уборки предшествующей парованию культуры до посева яровых по чистому пару - 739 мм.
С учетом выпадающих осадков за период вегетации яровой пшеницы (202 мм) можно рассчитать эффективность их использования на создание единицы урожая, так как коэффициент водопотребления, обычно используемый в земледелии, не полностью отражает характер поступления и расхода влаги в почву в допосевной период, начиная от уборки предшествующей культуры.
Предлагаемая методика расчетов показывает, что на формирование одной тонны зерна яровой пшеницы по чистому пару, в том числе на испарение при паровании, расходуется 521 мм осадков, по занятому пару и непаровым предшественникам - от 357 до 386 мм.
Дополнительное внесение минеральных удобрений в почву перед посевом яровой пшеницы в дозе 50 кг д.в. ИРК уменьшило расход влаги осадков на 69 мм по чистому пару и на 104 мм на тонну зерна по непаровым предшественникам.
Эффективность использования атмосферных осадков можно оценить через энергетическую оценку, если учесть количество накопленной энергии урожаем культур, звена или севооборота в целом и сумму выпавших осадков за соответствующий период. Такие расчеты показали, что 1 мм осадков при посеве горохоовсяной смеси обеспечивает накопление энергии в урожае в количестве 56 МДж, кукурузы на силос - 160, а кукурузы на фоне удобрений - 212 МДж. Эффективность осадков в посевах яровой пшеницы первой культурой по чистому пару составляет 32, по кукурузе - 53, по остальным предшественникам 43-45 МДж/мм осадков.
Применение удобрений увеличивает выход энергии по чистому пару на 4, по непаровым предшественникам - на 12-13 МДж/мм осадков (табл.1).
Таблица 1
Продуктивность атмосферных осадков в зависимости от размещения яровой пшеницы по разным
предшественникам
Предшествен- ник Урожайность пшеницы, т/га Сумма накопленной энергии, МДж/га Сумма осадков за период, мм* Расход влаги осадков на 1 т зерна, мм Продуктивность осадков, МДж/мм
Без основного удобрения
Пар чистый 1,84 30516 958 521 32
Пар занятый 1,55 25568 562 362 41
Кукуруза 1,34 25568 479 357 53
Многолетние
травы 1,57 25897 594 378 44
Пшеница 1,24 20454 479 386 43
На фоне М50Р50К50
Пар чистый 2,12 34970 958 452 36
Кукуруза 1,89 31176 479 253 65
Пшеница 1,70 28042 479 282 58
Во всех вариантах севооборотов, при увеличении нагрузки на основные предшественники яровой пшеницы в повторных ее посевах, возрастает расход влаги из осадков на формирование продукции в кормовых единицах, снижается коэффициент энергетической эффективности производства культур в целом по севооборотам. Уменьшается и энергетическая продуктивность атмосферных осадков, представляющая собой отношение накопленной энергии в продукции к количеству атмосферных осадков за сельскохозяйственный год (табл. 2).
Включение в севообороты чистых паров приводит к существенному снижению этих показателей до уровня бессменных посевов яровой пшеницы, а замена чистого пара на занятый значительно повышает как продуктивность пашни, так и эффективность осадков.
Таблица 2
Продуктивность атмосферных осадков в полевых севооборотах
Севооборот % зерновых Получено продукции в к.ед., т/га Сумма накопленной энергии, МДж/га Коэффициент энергетической эффективности Расход осадков на 1 т к.ед., мм Энергетическая продуктивность осадков, МДж/мм
1 2 3 4 5 6 7
Зернопаротравяной 57,1 1,43 23375 3,24 335 48,8
Зернопаротравяной 50,0 1,48 23669 3,65 324 49,4
Зернопаропропашной 71,4 1,65 27670 2,86 290 57,8
Окончание табл. 2
1 2 3 4 5 6 7
Зернопаропропашной 60,0 1,83 30424 3,49 262 63,5
Зернопаропропашной на фоне ИРК 71,4 2,14 35045 3,02 224 73,2
Зернопаропропашной на фоне ИРК 60,0 2,29 37880 3,62 209 79,1
Зернотравянопропашной 57,1 1,69 32733 4,10 283 68,3
Зернотравянопропашной 40,0 1,79 36721 5,71 268 76,7
Зернопаровой с занятым паром 66,7 1,65 28046 2,78 290 58,6
Зернопаровой с занятым паром 50,0 1,75 30964 3,55 274 64,6
Зернопаровой 66,7 1,40 18186 2,16 342 38,0
Зернопаровой 50,0 1,24 15917 2,54 386 33,2
Пшеница бессменно 100,0 1,25 17980 1,53 383 37,5
Пшеница бессменно на фоне ИРК 100,0 1,68 22763 1,64 285 47,5
Приемы интенсификации (в данном примере - удобрения) обеспечивают наиболее существенные прибавки по выходу продукции и способствуют эффективному использованию одного из главных природных ресурсов - атмосферных осадков, являющихся ограничивающим фактором урожайности сельскохозяйственных культур в условиях Приобской зоны Алтайского края.
Выводы. Эффективность использования атмосферных осадков в значительной мере зависит от структуры посевных площадей севооборота и применения удобрения. Замена чистого пара на занятый, исключение повторных посевов зерновых культур, в первую очередь яровой пшеницы, применение средств интенсификации и биологизации, оптимизации других звеньев систем земледелия в условиях колочной степи Приобья Алтая обеспечивает не только повышение продуктивности пашни, но и энергетическую эффективность использования атмосферных осадков и производства растениеводческой продукции.
Литература
1. Панфилов В.П. Физические свойства и водный режим почв Кулундинской степи. - Новосибирск: Наука, 1973. - 258с.
2. Денисов П.С. Роль снега в увлажнении полей на целинных и залежных землях // Земледелие. - 1961.
- №1. - С.12-13.
3. Беспамятный В.И. Роль зимних осадков в формировании урожая пшеницы // Сб. науч. тр. СИБНИИСХ. -1973. - Т.2 (20). - С.26-28.
4. Черепанов М.Е. Снегозадержание в почвозащитном земледелии Западной Сибири. - Новосибирск: Наука, 1988. - 160с.
5. Качинский Н.А. О структуре почвы, некоторых водных ее свойствах и дифференциальной порозности // Почвоведение. - 1947. - №6. - С. 336-348.
6. Гнатовский В.М. Некоторые пути адаптации земледелия сухостепной зоны Алтайского края к климату и почвам // Вестн. Алт. гос. аграр. ун-та. - Барнаул: Изд-во АГАУ, 2010. - С.5-9.
7. Особенности проявления засухоустойвости в степных районах Алтайского края и система мероприятий по ее преодолению / С.И. Долгов, А.А. Житкова, В.И. Волоцкая [и др.] // Доклад на сессии ВАСХНИЛ в г. Саратове в 1958 г. / МСХ СССР. - 1958. - 10с.
8. Васильченко Г.И. Влагообеспеченность яровой пшеницы по различным предшественникам в колочной степи Алтайского края // Актуальные вопросы земледелия и применения удобрений в Алтайском крае: сб. науч. тр. - Барнаул: Изд-во АСХИ, 1977. - С.3-13.
--------♦'-----------
