Россия
В статье представлены результаты многолетних исследований в области управления факторами почвенного плодородия северной части лесостепи среднего Поволжья. Сохранение запасов продуктивной влаги и рациональное использование плодородия почвы, а также его воспроизводство остается необходимым условием оптимизации агроландшафтов и повышения продуктивности агроценозов. Совершенствование технологии возделывания сельскохозяйственных культур играет немаловажную роль в повышении устойчивости и урожайности культурного ценоза. Предшественники и севооборот остаются одними из важнейших элементов в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур. Несмотря на важность данных элементов, происходит ослабление внимания к внедрению и освоению севооборотов, как в нашей республике, так и в целом по стране. Проведенные исследования в течении 23 лет показали влияние предшественников в севообороте на фосфатный режим серой лесной почвы в условиях Предкамья Республики Татарстан. Так, при размещении ржи после гороха на зерно отмечалось увеличение содержание подвижного фосфора в течении вегетационного периода на среднем фоне внесённых удобрений (планируемый уровень урожайности – 2,5 зерна ц/га). Установлено влияние различных предшественников на поражаемость и развитие наиболее распространенных болезней озимой ржи; Ржавчина бурая, (Pucciniarecondite Robergeex Desmas. f.sp. secales.) Обыкновенная корневая гниль, (Bipolarissorokiniana Shoemaker.). Проведенными многолетними исследованиями также было установлено влияние предшественников на урожайность озимой ржии яровой пшеницы в условиях серых лесных почв Предкамья Республики Татарстан.
ресурсосберегающие технологии, продуктивная влага, урожайность, ржавчина бурая, обыкновенная корневая гниль, севооборот, экономическая оценка
Введение. Воздействие ряда негативных факторов в стране привело к возникновению проблем, таких как снижение содержания гумуса и минерализованного азота, переуплотнения пахотного слоя, увеличение засоренности и поражаемости корневыми гнилями посевов, а также развитие различных видов эрозии. При таких данных, повышение урожайности возделываемых культур возможно только, при расширенном воспроизводстве почвенного плодородия [1, 2, 3].
Правильная организация работы внутрихозяйственной территории с одновременным внедрением системы севооборотов, соблюдение технологи возделывания сельскохозяйственных культур, а также рациональное использование земельных ресурсов помогает решить данные проблемы [4, 5].
Севооборот является фундаментом научно-обоснованной системы земледелия. Все остальные части наиболее эффективны, если они используются в севообороте или системе севооборотов. При этом рентабельность удобрений возрастает на 25-30% [6, 7, 8]. Без севооборота нельзя применять дифференцированную систему обработки почвы, интегрированную защиту растений. Севообороты в современных условиях залог получения высоких урожаев сельскохозяйственных растений при сохранении плодородия пахотных почв [9, 10].
Сельхозтоваропроизводители в условиях рыночной экономики для получения конкурентоспособной продукции по себестоимости и качеству могут использовать такие приемы для поддержания почвенного плодородия, как использование соломы, выращивания многолетних трав, использование сидеральный паров, включение в севообороты промежуточных культур и др. [12, 13, 14].
Условия, материалы и методы. Исследования по управлению факторами почвенного плодородия проводились на серых лесных почвах среднесуглинистого механического состава. Серые лесные почвы являются типичными для территории республики и занимают 36,1% от всей площади пашни, в Предкамской зоне они являются преобладающими и составляют 59,8%. Почва экспериментального участка типичная серая лесная, содержание гумуса (по Тюрину) колебалась в пределах 3,35-3,59%, подвижных форм (по Кирсанову) Р2О5 – 93-156 мг/кг и К2О – 78-109 мг/кг почвы, рН солевой вытяжки – 5,6-5,7, гидролитическая кислотность составляет 5,07 мг. экв. /100г, сумма поглощённых оснований – 26,79 мг. экв. /100г. почвы, степень насыщенности основаниями - 86,39 %. Опыты, проведенные в течение 23 лет (1988-2015 гг.). Исследования проводили на стационарных опытах срендомизированным размещением вариантов. Повторность – 3-х кратная, площадь опытных делянок –общая 600 м2, учётная-500 м2
Объектом исследования являлись следующие звенья севооборотов:
- чистый пар – озимая рожь – яровая пшеница;
- вико-овсяная смесь – озимая рожь – яровая пшеница;
-горох на зерно – озимая рожь – яровая пшеница.
Каждое звено севооборота изучалось на двух фонах минеральных удобрений. Нормы удобрений определялись расчетно-балансовым методом на планируемый уровень урожайности – 2,5 (N60P115K63) и 3(N112P185K106) т зерна с га. Определение запасов продуктивной влаги осуществлялось термостатно-весовым методом, содержание сахаров рефрактометрическим методом, развитие и распространение болезней по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур.
Результаты и обсуждения. Несмотря на интенсивное потребление питательных веществ, растениями в летний период роста и развития озимой ржи в почве на фоне внесенных удобрений, обнаружилось достаточно большое количество подвижного фосфора. При размещении ржи после гороха на зерно наблюдалось несколько повышенное содержание подвижного фосфора за весь вегетационный период (табл.1).
Таблица 1 – Динамика подвижного фосфора в почве под озимой рожью в зависимости от предшественников и фонов удобрений, мг/кг воздушно-сухой почвы,в среднем за 1988-2004 гг.
Предшественники |
Кущение |
Возобновление вегетации, 0-20 см |
Колошение, 0-20 см |
Восковая спелость, 0-20 см |
|
0-10 см |
10-20 см |
||||
Средний фон удобрений (N60P115K63) 2,5 ц зерна с 1 га |
|||||
Пар черный |
238 |
217 |
196 |
220 |
250 |
Вико-овсяная смесь на зеленую массу |
181 |
167 |
204 |
225 |
240 |
Горох на зерно |
216 |
209 |
223 |
240 |
252 |
Повышенный фон удобрений (N112P185K106) 3,5 ц зерна с 1 га |
|||||
Пар черный |
252 |
241 |
227 |
240 |
252 |
Вико-овсяная смесь на зеленую массу |
239 |
220 |
257 |
245 |
243 |
Горох на зерно |
247 |
231 |
256 |
254 |
255 |
Внесение расчетных норм органических и минеральных удобрений для получения 3 т зерна с 1 га, улучшило динамику подвижного фосфора в почве в фазе кущения озимой ржи на обоих фонах удобрений.
Исследованиями выявлено наименьшее поражение растений озимой ржи корневыми гнилями при посеве ее по черному пару, а наибольшее - по вико-овсяной смеси (табл.2).
Таблица 2 –Влияние предшественников на развитие корневых гнилей
в посевах озимой ржи, среднее за 1988-1995 гг.
Предшественники |
Всего пораженных растений, % |
В том числе поражены, % |
Развитие болезни, % |
||
сильно |
средне |
слабо |
|||
Пар черный |
17 |
1 |
6 |
10 |
8,2 |
Вико-овсяная смесь на зеленую массу |
42 |
5 |
16 |
21 |
22,5 |
Горох на зерно |
38 |
6 |
7 |
25 |
13,9 |
При одинаковом распространении бурой ржавчины (100 % на всех трех вариантах опыта) более высокий процент развития болезни наблюдалось при посеве ржи по вико-овсяной смеси (табл. 3).
Таблица 3 – Пораженность растений озимой ржи в период цветения болезнями
в зависимости от предшественников, среднее за 1988-2004 гг.
Предшествен-ники |
Ржавчина |
Мучнистая роса |
Септориоз |
|||
поражено растений, % |
развитие, % |
поражено растений % |
развитие, % |
поражено растений, % |
развитие, % |
|
Пар черный |
100 |
3,2 |
57 |
4,9 |
97 |
11,0 |
Вико-овсяная смесь на зеленую массу |
100 |
5,2 |
94 |
6,0 |
93 |
15,8 |
Горох на зерно |
100 |
3,8 |
94 |
5,1 |
94 |
13,4 |
Предшественник оказал влияние на развитие и распространение мучнистой росы на озимой ржи. После чистого пара поражаемость растений оказалась минимальной и достигла отметки в 57%, развитие мучнистой росы на этом варианте также было минимальным и составило 4,9%.
Наименьшая поражаемость септориозом была получена для озимой ржи с предшественником вико-овсяной смеси на зеленый корм - 93%, при этом развитие септориоза на этом варианте было максимальным - 15,8%.
Наблюдения показали, что по сумме сахаров варианты опыта отличались незначительно: их содержание было хорошим - 22,5-26,3%. Причем на повышенном фоне оно было несколько выше, чем на среднем фоне удобрений (табл. 4).
Таблица 4 – Содержание сахаров в растениях перед уходом в зиму
и сохранность растений ржи, в среднем за 1988-2004 гг.
Предшественники |
Содержание сахаров, % на воздушно-сухую массу |
Сохранность растений, % к всходам |
|
весной |
к уборке |
||
Средний фон удобрений (N60P115K63) на 2,5 т зерна с 1 га |
|||
Пар черный |
23,6 |
82,4 |
75,6 |
Вико-овсяная смесь на зеленую массу |
23,2 |
82,1 |
70,5 |
Горох на зерно |
22,5 |
81,0 |
69,1 |
Повышенный фон удобрений (N112P185K106) на 3 т зерна с 1 га |
|||
Пар черный |
26,3 |
86,4 |
79,3 |
Вико-овсяная смесь на зеленую массу |
24,9 |
84,7 |
74,1 |
Горох на зерно |
23 7 |
83,7 |
71 7 |
Существенных различий в глубине закладки узла кущения по вариантам опыта не наблюдалось, в среднем - от 2,0 до 2,4 см.
При благоприятных условиях перезимовки озимой ржи больших различий в сохранности в зависимости от предшественников также не наблюдалось, хотя несколько лучше перезимовали растения ржи по черному пару и на повышенном фоне удобрений. К уборке на обоих фонах удобрений сравнительно больше растений сохранилось по чистому пару - 75,6-79,3%, несколько меньше по вико-овсяной смеси - 70,5-74,1 и еще меньше по гороху на зерно - 71,7-69,1% от числа всходов (табл. 4).
Урожайность озимой ржи во все годы исследований оказалась наиболее высокой по черному пару, несколько ниже - по вико-овсяной смеси и самой низкой - по гороху на зерно (табл. 5).
Таблица 5 –Влияние предшественников и фона удобрений на урожайность озимой ржи, т/га
Годы |
Предшественник (фактор А) |
НСР |
НСР |
НСР |
НСР |
|||||
Средний фон (NPK на 2,5 т зерна с га, фактор В) |
Повышенный фон (NPK на 3,0 т зерна с га, фактор В) |
|||||||||
Пар черный |
Вико-овсяная смесь на зеленую массу |
Горох на зерно |
Пар черный |
Вико-овсяная смесь на зеленую массу |
Горох на зерно |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
1988 |
3,44 |
3,29 |
3,12 |
3,83 |
3,68 |
3,55 |
2,3 |
2,14 |
1,63 |
1,39 |
1989 |
2,42 |
2,31 |
2,13 |
2,92 |
2,84 |
2,68 |
2,9 |
1,02 |
2,05 |
0,35 |
1990 |
4,12 |
3,93 |
4,06 |
4,45 |
4,24 |
4,33 |
0,76 |
2,17 |
0,54 |
1,25 |
1991 |
2,03 |
1,79 |
1,76 |
2,49 |
2,00 |
1,94 |
1,97 |
1,36 |
1,39 |
0,79 |
1992 |
4,08 |
3,87 |
3,81 |
4,29 |
4,01 |
3,93 |
0,24 |
0,31 |
0,17 |
0,18 |
1993 |
4,17 |
3,91 |
3,85 |
4,37 |
4,15 |
4,02 |
0,45 |
0,21 |
0,32 |
0,12 |
1994 |
4,25 |
3,94 |
3,91 |
4,48 |
4,21 |
4,13 |
0,25 |
0,20 |
0,18 |
0,11 |
1995 |
3,05 |
2,89 |
2,91 |
3,28 |
3,09 |
3,00 |
0,11 |
0,14 |
0,08 |
0,08 |
1996 |
4,50 |
4,15 |
4,19 |
4,64 |
4,43 |
4,38 |
0,09 |
0,12 |
0,06 |
0,07 |
1997 |
4,80 |
4,63 |
4,55 |
4,92 |
4,75 |
4,59 |
0,08 |
0,16 |
0,05 |
0,09 |
1998 |
2,89 |
1,80 |
1,55 |
2,98 |
1,82 |
1,67 |
0,13 |
0,13 |
0,09 |
0,08 |
1999 |
2,05 |
1,92 |
1,80 |
2,15 |
1,98 |
1,82 |
0,13 |
0,16 |
0,09 |
0,09 |
2000 |
4,21 |
4,01 |
3,92 |
4,47 |
4,15 |
4,07 |
0,10 |
0,12 |
0,07 |
0,07 |
2001 |
4,48 |
4,20 |
4,14 |
4,63 |
4,47 |
4,20 |
0,13 |
0,07 |
0,09 |
0,04 |
2002 |
4,40 |
4,17 |
4,03 |
4,55 |
4,36 |
4,13 |
0,10 |
0,08 |
0,07 |
0,05 |
2003 |
4,33 |
4,12 |
3,96 |
4,49 |
4,28 |
4,06 |
0,09 |
0,10 |
0,07 |
0,06 |
2004 |
4,05 |
3,92 |
3,90 |
4,16 |
4,03 |
3,96 |
0,14 |
0,09 |
0,10 |
0,05 |
Сред нее
|
3,71 |
3,49 |
3,18 |
3,94 |
3,67 |
3,32 |
|
|
|
|
Особенно четко преимущество черного пара проявлялось в засушливые годы. Так, в 1998 году по черному пару на повышенном фоне (NPK на 3,0 т зерна) намолочено с гектара 2,98 тонн зерна ржи, тогда как по вико-овсяной смеси – 1,82, а по гороху только 1,67 тонн.
Поэтому в зоне неустойчивого увлажнения и в годы с острым недостатком влаги по многолетним травам и по гороху на зерно надо размещать не озимые, а яровые зерновые культуры. Таким образом, отсутствие чистого пара в зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения пагубно отражается на озимых хлебах и порождает резко выраженную неустойчивость зернового баланса.
Наиболее полно влияние чистого пара в сравнении с другими предшественниками озимых можно оценить только при учете общей продуктивности севооборотов за всю ротацию или хотя бы паровых звеньев.
В среднем за 16 лет запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы перед посевом яровой пшеницы в звене с чистым паром были на 10-15 мм больше, чем в звене с другими предшественниками озимой ржи.
Урожайность яровой пшеницы более высокой оказалась в звене с чистым паром. Разница в урожае яровой пшеницы в звеньях с вико-овсяной смесью и горохом на зерно в отдельные годы оказалась незначительной – в пределах ошибки опыта (табл. 6).
Таблица 6 – Урожайность яровой пшеницы в зависимости от звеньев
севооборота и фонов удобрений, т/га
Годы |
Средний фон (NPK на 2,5т. зерна с га) фактор В |
Повышенный фон (NPK на 3,0 т зерна с га) фактор В |
НСР05 1 порядка |
НСР05 2 порядка |
НСР05 для предшественника |
НСР05 для фона |
||||
Пар чистый-озимая рожь |
Вико-овсяная смесь на зелёный корм– озимая рожь |
Горох на зерно – озимая рожь |
Пар чистый-озимая рожь |
Вико-овсяная смесь на зелёный корм– озимая рожь |
Горох на зерно – озимая рожь |
|||||
1989 |
1,69 |
1,69 |
1,67 |
1,85 |
1,80 |
1,80 |
0,05 |
0,13 |
0,04 |
0,07 |
1990 |
3,80 |
3,64 |
3,76 |
4,08 |
3,88 |
3,71 |
0,15 |
0,13 |
0,11 |
0,07 |
1991 |
1,74 |
1,63 |
1,60 |
2,0 |
1,98 |
1,97 |
0,08 |
0,10 |
0,05 |
0,06 |
1992 |
3,46 |
3,28 |
3,21 |
3,66 |
3,41 |
3,39 |
0,11 |
0,10 |
0,08 |
0,06 |
1993 |
3,51 |
3,36 |
3,33 |
3,69 |
3,38 |
3,36 |
0,12 |
0,06 |
0,08 |
0,04 |
1994 |
4,46 |
4,27 |
4,19 |
4,59 |
4,36 |
4,25 |
0,04 |
0,07 |
0,03 |
0,04 |
1995 |
3,20 |
3,12 |
3,10 |
3,35 |
3,21 |
3,18 |
0,09 |
0,08 |
0,06 |
0,04 |
1996 |
3,73 |
3,58 |
3,49 |
3,85 |
3,70 |
3,64 |
0,11 |
0,06 |
0,08 |
0,03 |
1997 |
4,28 |
4,12 |
4,07 |
4,65 |
4,42 |
4,29 |
0,13 |
0,06 |
0,09 |
0,04 |
1998 |
2,24 |
2,06 |
1,97 |
2,30 |
2,23 |
2,07 |
0,14 |
0,06 |
0,10 |
0,03 |
1999 |
2,10 |
2,03 |
1,89 |
2,19 |
2,09 |
1,94 |
0,10 |
0,11 |
0,07 |
0,06 |
2000 |
3,26 |
3,12 |
3,0 |
3,43 |
3,35 |
3,29 |
0,06 |
0,07 |
0,04 |
0,04 |
2001 |
4,31 |
4,17 |
4,05 |
4,40 |
4,28 |
4,19 |
0,13 |
0,09 |
0,09 |
0,05 |
2002 |
4,27 |
4,12 |
3,98 |
4,44 |
4,35 |
4,29 |
0,05 |
0,08 |
0,4 |
0,05 |
2003 |
3,99 |
3,85 |
3,79 |
4,06 |
3,89 |
3,81 |
0,09 |
0,13 |
0,06 |
0,07 |
2004 |
4,05 |
3,82 |
3,76 |
4,40 |
4,29 |
4,17 |
0,22 |
0,12 |
0,15 |
0,07 |
Расчеты энергетической эффективности, что наибольший коэффициент превращения энергии на обоих фонах удобрений отмечено по предшественнику вико- овсяная смесь на зеленый корм- 1,89-1,91 (табл. 7).
Таблица 7 – Энергетическая эффективность возделывания озимой ржи
в зависимости от предшественников и фонов удобрений (в среднем за 1988-2004 гг., по ценам 2004 года)
Предшественники |
Собрано энергии с урожаем ГДж/га |
Затраты энергии на выход продукции, ГДж/га |
Совокупная чистая энергия, ГДж/га |
Коэффициент превращения энергии (КПЭ) |
N60P115K63 |
||||
Черный пар |
62,18 |
33,55 |
28,63 |
1,85 |
Вико-овсяная смесь на зеленую массу |
58,49 |
30,63 |
27,86 |
1,91 |
Горох на зерно |
53,30 |
28,14 |
27,21 |
1,89 |
N112P185K106 |
||||
Черный пар |
63,53 |
34,75 |
28,78 |
1,82 |
Вико-овсяная смесь на зеленую массу |
59,81 |
31,6 |
28,21 |
1,89 |
Горох на зерно |
55,13 |
29,65 |
25,48 |
1,85 |
Выводы. Урожайность озимой ржи во все годы исследований оказалась наиболее высокой по черному пару, несколько ниже - по вико-овсяной смеси и самой низкой - по гороху на зерно. Однако следует подчеркнуть, что, урожайность озимой ржи по занятым парам не уступает урожайности по чистому пару в годы с оптимальным увлажнением. Урожайность яровой пшеницы более высокой оказалась в звене с чистым паром. Разница в урожае яровой пшеницы в звеньях с вико-овсяной смесью и горохом на зерно в отдельные годы оказалась незначительной – в пределах ошибки опыта
Лучшую энергетическую эффективность показали севообороты с занятыми парами, и, особенно если в парах была использована вико-овсяная смесь. При этом достигнуты наибольшие коэффициенты превращения энергии (1,89-1,91) на обоих фонах питания.
1. Оптимальные способы посева кормосмесей на рассчитанных фонах минерального питания в почвенно-климатических условиях лесостепи / Р.И. Сафин, М.Ф. Амиров, С.Р. Сулейманов, М.Ю. Гилязов // Вестник Казанского государственного аграрного университета. №4 (51). 2019. С.72-76.
2. Влияние приемов агротехники на урожай и количество зерна пшеницы полбы (двузернянка) в условиях Предкамья Республики Татарстан / Ф.Ш. Шайхутдинов, И.М. Сержанов, Г.И. Ибятов, Р.И. Гараев, А.А. Валиев // Вестник Казанского государственного аграрного университета. №4 (51). 2018. С.103-109.
3. Миникаев Р. В., Сержанов И. М., Фатыхов Д. А. Оптимизация системы обработки почвы в условиях агроклиматических рисков Северной части лесостепи Поволжья // Научно-образовательные и прикладные аспекты производства и переработки сельскохозяйственной продукции: Сборник материалов Международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки Российской Федерации, Чувашской АССР, Почетного работника высшего профессионального образования Российской Федерации, доктора сельскохозяйственных наук, профессора Александра Ивановича Кузнецова (1930-2015 гг). В 2-х частях, Чебоксары, 16 ноября 2020 года. Том Часть 1. Чебоксары: Чувашский ГАУ, 2020. С. 220-230.
4. Совершенствование системы обработки почвы в агроландшафтах среднего Поволжья / Р.В. Миникаев, Ф.Ш. Шайхутдинов, И.Г. Манюкова [и др.]. Казань : Казанский ГАУ, 2021. 400 с.
5. Кураченко Н. Л., Колесников А. С., Романов В. Н. Влияние обработки почвы на агрофизическое состояние чернозема и продуктивность яровой пшеницы // Сибирский вестник сельскохозяйственных наук. 2018. 48(1). С.44-50.
6. Миникаев Р. В., Шайхутдинов Ф. Ш., Сайфиева Г. С., Манюкова И. Г. Минимализация основной обработки в севообороте на серой лесной почве Предкамья Республики Татарстан // В сборнике: Сельское хозяйство и продовольственная безопасность: технологии, инновации, рынки, кадры. Научные труды международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию аграрной науки, образования и просвещения в Среднем Поволжье. Казань: Казанский ГАУ, 2019. С. 140-146.
7. Зеленев А. В., Семиченко Е. В. Биологизация земледелия - основа повышения содержания элементов питания в почве и урожайности зерновых культур // Научно-агрономический журнал. 2019. № 1(104). С. 10-14
8. Агробиологические основы формирования высококачественного урожая зерна видов яровой пшеницы в лесостепи Среднего Поволжья / М.Ф. Амиров, Ф.Ш. Шайхутдинов, И.М. Сержанов, А.Р. Сержанова, В.В. Аксакова // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т. 14. № S4-1 (55). С. 5-9.
9. Михайлова М. Ю., Миникаев Р. В. Динамика макроэлементов в серой лесной почве под посевами кукурузы на зеленую массу в условиях Предволжья Республики Татарстан при внесении повышенных доз минеральных удобрений // Плодородие. 2020. № 3 (114). С. 12-14.
10. Сабирова Р. М., Шакиров Р. М. Ресурсосберегающие технологии возделывания озимой пшеницы на основе биологизации земледелия // В сборнике: Сельское хозяйство и продовольственная безопасность: технологии, инновации, рынки, кадры. Научные труды международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию аграрной науки, образования и просвещения в Среднем Поволжье. Казань: Казанский ГАУ, 2019. С. 204-211.
11. Гилязов М. Ю. Роль удобрений в повышении устойчивости производства продукции растениеводства // Глобальные вызовы для продовольственной безопасности: риски и возможности. Научные труды международной научно-практической конференции. Казань: Казанский ГАУ, 2021. С. 133-140.
12. Особенности влияния биологических препаратов на продуктивность и устойчивость к стрессам ярового ячменя / Р.И. Сафин, Л.З. Каримова, Л.С. Нижегородцева, Р.В. Назаров // В сборнике: Сельское хозяйство и продовольственная безопасность: технологии, инновации, рынки, кадры. Научные труды международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию аграрной науки, образования и просвещения в Среднем Поволжье. Казань: Казанский ГАУ, 2019. С. 219-226.