СХЕМЫ ЧЕРЕДОВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В БИОЛОГИЗИРОВАННЫХ СЕВООБОРОТАХ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ

Турусов В.И.¹, Гармашов В.М.², Богатых О.А.³, Дронова Н.В.⁴, Балюнова Е.А.⁵

¹Академик РАН, директор ФГБНУ «НИИСХ ЦЧП», ²кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий отделом адаптивно-ландшафтных систем земледелия, ³кандидат сельскохозяйственных наук, зам. зав. лабораторией эколого-ландшафтных севооборотов, ⁴кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник, ⁵научный сотрудник

Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы имени В.В. Докучаева

СХЕМЫ ЧЕРЕДОВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В БИОЛОГИЗИРОВАННЫХ СЕВООБОРОТАХ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ

Аннотация

В настоящее время сельское хозяйство испытывает острый недостаток органических удобрений. Как установлено наукой и практикой, наиболее эффективными средствами биологизации и удешевления технологических процессов в земледелии являются введение в севообороты трав, применение сидеральных удобрений, использование на удобрение нетоварной части урожая. В таких условиях для восполнения органического вещества в почве необходимо расширять посевы многолетних трав, шире использовать зелёные удобрения, солому.

Ключевые слова: севообороты, биологизация, предшественники.

Turusov V.I.¹, Garmashov V.M.², Bogatykh O.A.³, Dronova N.V.⁴, Balunova E.А.⁵

¹Academician of RAS, Director of the FGBNU SRAI СCHZ, ²PhD of Agricultural Sciences, Head of the Department of adaptive-landscape systems of agriculture, ³PhD of Agricultural Sciences, Deputy Head of Laboratory of Ecological and landscape rotations, ⁴PhD of Agricultural Sciences, Senior Researcher, Laboratory of Ecological and landscape rotations, ⁵Researcher, Laboratory of Ecological and landscape rotations

Scientific Research Institute of Agriculture of Central Black Earth Region named after V.V. Dokuchaev

SCHEMES OF AGRICULTURAL CROPS ALERNATION IN BIOLOGIZED NORTHERN ROTATIONS OF CENTRAL BLACK EARTH AREA

Abstract

At present, agriculture is experiencing an acute shortage of organic fertilizers. As established by science and practice, the most effective means of bilogization and reducing the cost of technological processes in agriculture are the introduction of crop rotation, use of green manure and non-commodity part of the crop for fertilization. Under such conditions, it is necessary to expand the crops of perennial grasses, as well as to make wider use of green fertilizers and straw to replenish organic matter in the soil.

Keywords: rotation, bilogization, predecessors.

Наиболее мощным фактором биологизации земледелия являются научно-обоснованные севообороты, которые по степени влияния на урожайность сельскохозяйственных культур среди агротехнических мероприятий занимают особое место.

В современном земледелии севооборот является одним из важнейших средств его биологизации, воспроизводства плодородия почв и выхода сельскохозяйственной продукции [1], [2], [3], [4], [5], [8]. Введение в севооборот многолетних бобовых трав, использование сидеральных культур, пожнивных посевов, послеуборочных растительных остатков является основным фактором, обеспечивающим сохранение и воспроизводство плодородия почвы и повышения урожайности возделываемых культур [6], [7], [8], [9], [10].

В условиях юго-востока ЦЧЗ важная роль отводится изучению уплотняющих промежуточных культур, главная роль которых состоит в обеспечении максимального по продолжительности покрытия почвы растительностью, что позволяет уменьшить эрозионные процессы, обогатить почву органической массой, улучшить фитосанитарную ситуацию [1], [9].

Целью наших исследований было совершенствование подходов к формированию набора культур в севооборотах  при биологизации земледелия.

Как показал анализ результатов исследований, проведенных в длительных стационарных опытах по изучению различных видов севооборотов и чередований в них, важным путем повышения устойчивости земледелия сохранения и воспроизводства плодородия почв является рациональное построение севооборотов и схем чередований в них.

В наших исследованиях,  проводимых в  лаборатории эколого-ландшафтных севооборотах ФГБНУ НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева, изучались два различных способа совершенствования использования сидерации - увеличения поступления органического вещества в почву. Первый - это высев  пожнивной культуры горчицы за две недели до уборки ячменя - в посев ячменя. Второй способ - это использование бинарных посевов: высев озимой вики с озимой пшеницей. В период вегетации озимой вики, в поздний осенний и ранневесенний периоды, когда идет нарастание вегетативной – органической массы сидерата, как правило, отмечается наименьший дефицит во влагообеспеченности посевов. Весной озимая вика уничтожается применением гербицида на возможно поздней стадии развития озимой пшеницы. Также в различных видах семипольных севооборотов изучалось 6 видов севооборотов с разным набором и чередованием культур, а также  влияние различных предшественников на плодородие почвы и урожайность озимой пшеницы с целью разработки наиболее эффективных чередований в звеньях севооборотов: предшественник - озимая пшеница. Изучались следующие звенья: черный пар – озимая пшеница; сидеральный пар – озимая пшеница; занятый пар (горох) – озимая пшеница; горох - (бинарный посев озимая вика+озимая пшеница).

Исследования показывают, что количество и качество поступающего органического вещества при сидерации зависит от культуры, используемой на сидерат. К оптимальному сроку использования сидеральной культуры эспарцет хотя и имел меньшую урожайность зеленой массы – 21,8 т/га по сравнению с рапсом – 26,7 т/га, но ее качественный состав лучше. При запашке эспарцета в почву поступило 81,1 кг/га азота, 8,2 кг/га фосфора и 45,4 кг/га калия. Крестоцветной культуры – 37,2; 7,0; 50,2 кг/га соответственно (табл. 1). В почву запахано растительной массы сухого вещества бобовой культуры эспарцета – 5,7 т/га, рапса 5,8 т/га. В пересчете на классическое органическое удобрение  (навоз), количество навоза, эквивалентное поступающему в почву азоту, составляет 7,4 т/га с рапсом и 16,2 т/га с эспарцетом.

 

Таблица 1 – Поступление растительной массы и элементов минерального питания в почву с сидеральной культурой (2014-2017 гг.)

Культура	Урожайность зеленой массы, т/га	Растительная масса сухого вещества, т/га	Поступление в почву элементов минерального питания, кг/га			Расчетное количество навоза (по азоту), т/га
			N	P2O5	K2O
Эспарцет	21,8	5,7	81,1	8,2	45,4	16,2
Рапс	26,7	5,8	37,2	7,0	50,2	7,4

 

По результатам исследований установлено, что сидеральный пар по содержанию питательных элементов превосходит непаровые бобовые предшественники. Среди зернобобовых культур горох имеет наилучшие показатели по обеспеченности почвы элементами минерального питания (табл.2), а максимально был обеспечен элементами минерального питания черный пар. Биологическая активность почвы в посевах озимой пшеницы была максимальной по сидеральным предшественникам и составила в звене с рапсом 111,6 мг/м²в сутки, а в звене с эспарцетом 110,4 мг/м²в сутки. Несколько ниже этот показатель был в звене с черным паром и в бинарном посеве (озимая пшеница с озимой викой). Интенсивность дыхания почвы на этих вариантах в среднем за вегетационный период составила 109,5 и 109,2 мг/м² в час соответственно. В отличие от парового и сидеральных предшественников, биологическая активность в зернопаропропашном севообороте под зернобобовыми предшественниками была невысокой.

Результаты исследований свидетельствуют, что включение в севообороты многолетних бобовых трав, а также бинарных посевов, обеспечивает сохранение и воспроизводство плодородия почвы. Улучшаются физические показатели почвы, оптимизируется плотность сложения, повышается биологическая активность почвы. Урожайность озимой пшеницы при этом существенно не снижается (НСР₀₅=0,59 т/га).

 

Таблица 2 – Показатели плодородия почвы в посевах озимой пшеницы в зависимости от предшественников в слое 0-40 см (2014-2017 гг.)

Предшественники	Пищевой режим почвы			Плотность сложения почвы, г/см3	Интенсив-ность выделения СО2, мг/м2 в час	Урожайность, т/га, НСР0,5 = 0,59
	NO3 мг/кг	Р2О5 мг/100 г почвы	К2О мг/100 г почвы
Черный пар	113	21,7	9,8	1,01	109,5	4,64
Рапс	76	16,2	7,4	1,00	111,6	4,32
Горох	75	15,3	6,2	1,02	101,3	4,11
Нут	72	16,5	6,8	1,02	105,4	3,74
Соя	67	15,9	6,9	0,98	100,6	3,91
Эспарцет  на сидерат	88	15,5	6,3	0,83	110,4	4,82
Горох – озимая пшеница с оз.викой	89	22,2	6,6	1,11	109,2	4,30

 

Севооборот является биологическим фактором земледелия и играет первостепенную роль в биологизации и экологизации земледелия в рамках современного агроландшафта. С учетом особых агроэкологических задач современных систем земледелия эта роль севооборота целенаправленно может быть усилена путем расширения посевов многолетних и однолетних трав и зернобобовых культур, промежуточных и сидеральных культур, использованием различных форм органических удобрений, биопрепаратов и других приемов биологизации земледелия. Грамотно составленный севооборот с учетом почвенно-климатических условий и биологических требований высеваемых культур при введении сидеральных посевов не приводит к снижению продуктивности последующих культур и повышает плодородие почвы. В современных условиях новую агроэкологическую оценку обретают чистые и занятые пары как надежный предшественник в различных почвенно-климатических условиях России. В засушливых условиях чистые пары гарантируют получение всходов озимых культур. Занятые пары в более влагообеспеченных условиях повышают продуктивность всего севооборота,  хотя и установлено, что урожай озимых культур по занятым парам несколько ниже, чем по чистым. Однако недобор перекрывается урожаем парозанимающих культур.

При разработке схем севооборотов во всех агроэкологических районах и на всех группах земель в основу чередования культур должны быть заложены принципы ежегодного изменения количественного и качественного поступления в почву органической массы послеуборочных растительных остатков – плодосмен. Регулирование водного баланса и повышение эффективности использования влагообеспеченности почв и режима минеральных элементов питания, в агроценозах, поддержание оптимального состояния физических свойств почвы, предотвращение процессов эрозии и других видов деградации почв, оптимизация фитосанитарного состояния агроценоза. Наиболее рациональные биологизированные севообороты в условиях юго-востока ЦЧЗ представлены в таблице 3. Как показывают результаты наших исследований, весьма эффективным является биологизированный севооборот с включением бинарного посева (озимая пшеница + озимая вика) и пожнивным посевом горчицы (рапса) после уборки ячменя, а также присутствием зернобобовых культур в чередовании.

 

Таблица 3 – Наиболее рациональные биологизированные севообороты в условиях юго-востока ЦЧЗ

Зернопаротравя-нопропашной	Зернотравяной	Зернотравя-нопропашной	Биологизированный зернопропашной
1.Пар (50% черный+50% занятый) 2.Озимые зерновые 3.Кукуруза/подсолнечник 4.Ячмень +многолетние бобовые травы 5.Многолетние бобовые травы 6.Озимые зерновые 7.Подсолнечник	1. Горох 2. Озимая пшеница 3.Ямень +эспарцет 4. Эспарцет 5. Озимая пшеница 6. Яровая пшеница 7. Гречиха	1. Горох 2. Озимая пшеница 3.Кукуруза 4. Ячмень+эспарцет 5. Эспарцет 6. Озимая пшеница 7 Подсолнечник 8. Ячмень	1.Горох 2.Озимая пшеница + оз.вика 3.Подсолнечник 4.Ячмень + пожнивная культура (рапс, горчица) 5.Кукуруза 6.Однолетние травы 7.Озимая пшеница

 

В воспроизводстве органического вещества и элементов питания в пахотных поч­вах резко возраста­ет роль биоресурсов корневых, пожнивных и поукосных остатков, количество которых зависит от структуры видового состава культур севооборота, почвенно-климатических и погодных условий, окультуренности почвы, рельефа местности, ком­плекса агротехники в системе земледелия и, в конечном итоге, от величины био­логического и хозяйственного урожая.

Таким образом, при дефиците материальных, трудовых и энергетических ресурсов, развитие земледелия должно идти по пути дальнейшей его биологизации, в первую очередь за счет построения севооборотов по экологическому принципу и максимальному использованию местных, внутренних ресурсов, органических удобрений (навоза, соломы, сидератов, побочной продукции), развития травосеяния, причем с обязательным включением бобовых компонентов.

Список литературы / References

1. Биологизация и адаптивная интенсификация земледелия в Центральном Черноземье; под ред. В.Е.Шевченко, В.А.Федотова – Воронеж: ВГАУ, 2000.- 306 с.
2. Ильина Л.В. Биологизация земледелия – фактор ресурсосбережения и сохранения плодородия почвы. // Сборник докладов Международной научно-практической конференции «Севооборот в современном земледелии». – М.: Изд-во МСХА, 2004. С. 165-169.
3. Лошаков В.Г. Севооборот и плодородие почвы.- М.: Изд.ВНИИА, 2012.- 512 с.
4. Малышева Ю.А. Динамика органического вещества светло-серой лесной почвы под влиянием сидератов и приемов обработки: дисс… канд. с.-х. наук. / Ю.А. Малышева – Нижний Новгород, 2009. – 224 с.
5. Новые схемы биологизированных севооборотов и усовершенствованная структура посевных площадей в хозяйствах различной специализации Волгоградской обл-ти (рекомендации). Волгоград, 2008.-48 с.
6. Синих Ю.Н. Воспроизводство плодородия дерново-подзолистых почв при использовании пожнивной горчицы и соломы в полевых севооборотах Центрального Нечерноземья. / Ю.Н. Синих – М., ВНИИА, 2011, 208 с.
7. Сидеральные пары в условиях юго-востока Центрально-Черноземной зоны/ В.И.Турусов, В.М.Гармашов, О.А.Абанина, Т.И.Михина// Проблемы агрохимии и экологии. - 2016– № 1. – С. 37-42.
8. Скорочкин Ю.П. Использование сидерального пара и соломы в Центральном Черноземье. / Ю.П. Скорочкин // Проблемы и пути реализации потенциала производства зерна в Центральном черноземье: матер. научно-практической конференции. Каменная Степь 31 мая-1 июня 2007 года. – Каменная Степь – Санкт-Петербург – 2007. – С. 38-41.
9. Турусов В.И. Уплотненные и пожнивные посевы как прием повышения эффективности плодосмена/ Гармашов В.М., Абанина О.А.// В сборнике: Совмещенные посевы полевых культур в севообороте агроландшафта. Международная научная экологическая конференция. Под ред. И.С.Белюченко, 2016. С.44-47.
10. Турусов В.И. Биологизация как фактор роста экологичности и наукоемкости адаптивно-ландшафтных систем земледелия. Мат. Всероссийской научно-практической конференции Белгородского научно-исследовательского института сельского хозяйства Россельхозакадемии. 12-13 июля 2012 г.- Т.1. – Белгород: «Отчий край»: 2012. – С.13-20.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Biologizatsiya i adaptivnaya intensifikatsiya zemledeliya v Tsentral'nom Chernozem'ye [Biologization and adaptive intensification of agriculture in the Central Chernozem region]; pod red. V.Ye.Shevchenko, V.A.Fedotova – Voronezh: VGAU, 2000.- 306 p. [in Russian]
2. Il'ina L.V. Biologizatsiya zemledeliya – faktor resursosberezheniya i sokhraneniya plodorodiya pochvy [Biologicalization of agriculture is a factor of resource saving and conservation of soil fertility]. // Sbornik dokladov Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii «Sevooborot v sovremennom zemledelii».[ Collection of reports of the International Scientific and Practical Conference "Crop rotation in modern agriculture"] – M.: Izd-vo MSKHA, 2004. P. 165-169. [in Russian]
3. Loshakov V.G. Sevooborot i plodorodiye pochvy. [Crop rotation and soil fertility]- M.: Izd.VNIIA, 2012.- 512 p. [in Russian]
4. Malysheva YU.A. Dinamika organicheskogo veshchestva svetlo-seroy lesnoy pochvy pod vliyaniyem sideratov i priyemov obrabotki: diss… kand. s.-kh. nauk. [Dynamics of organic matter in light-gray forest soil under the influence of siderates and processing techniques: dis. … of PhD of Agricultural Sciences]/ YU.A. Malysheva – Nizhniy Novgorod, 2009. – 224 p. [in Russian]
5. Novyye skhemy biologizirovannykh sevooborotov i usovershenstvo-vannaya struktura posevnykh ploshchadey v khozyaystvakh razlichnoy spetsializatsii Volgogradskoy obl-ti (rekomendatsii). [New schemes of biologized crop rotations and improved structure of sown areas in farms of various specializations in the Volgograd region (recommendations)] Volgograd, 2008.-48 p. [in Russian]
6. Sinikh YU.N. Vosproizvodstvo plodorodiya dernovo-podzolistykh pochv pri ispol'zovanii pozhnivnoy gorchitsy i solomy v polevykh sevooborotakh Tsentral'nogo Nechernozem'ya [Reproduction of fertility of sod-podzolic soils using stubble mustard and straw in field crop rotations of the Central Non-Black Earth Region] / YU.N. Sinikh – M., VNIIA, 2011, 208 p. [in Russian]
7. Sideral'nyye pary v usloviyakh yugo-vostoka Tsentral'no-Chernozemnoy zony [Sideral pairs in the conditions of the southeast of the Central Chernozem zone]/ V.I.Turusov, V.M.Garmashov, O.A.Abanina, T.I.Mikhina// Problemy agrokhimii i ekologii [Problems of agrochemistry and ecology]. - 2016– № 1. – P. 37-42. [in Russian]
8. Skorochkin YU.P. Ispol'zovaniye sideral'nogo para i solomy v Tsentral'nom Chernozem'ye [Use of sideral steam and straw in the Central Chernozem region] / YU.P. Skorochkin // Problemy i puti realizatsii potentsiala proizvodstva zerna v Tsentral'nom chernozem'ye: mater. nauchno-prakticheskoy konferentsii. Kamennaya Step' 31 maya-1 iyunya 2007 goda [Problems and Ways to Realize the Potential of Grain Production in the Central Black Earth Region: Mater. scientific and practical conference. Stone Steppe May 31-June 1, 2007] – Kamennaya Step' – Sankt-Peterburg – 2007. – P. 38-41. [in Russian]
9. Turusov V.I. Uplotnennyye i pozhnivnyye posevy kak priyem povysheniya effektivnosti plodosmena [Condensed and stubbly crops as a method for increasing the efficiency of fructification]/ Garmashov V.M., Abanina O.A.// V sbornike: Sovmeshchennyye posevy polevykh kul'tur v sevooborote agrolandshafta. Mezhdunarodnaya nauchnaya ekologicheskaya konferentsiya [In the collection: Combined crops of field crops in the crop rotation of the agrolandscape. International Scientific Ecological Conference] Pod red. I.S.Belyuchenko, 2016. P.44-47. [in Russian]
10. Turusov V.I. Biologizatsiya kak faktor rosta ekologichnosti i naukoyemkosti adaptivno-landshaftnykh sistem zemledeliya [Biologization as a factor of growth of ecological compatibility and science intensity of adaptive-landscape systems of agriculture]. Mat. Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii Belgorodskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta sel'skogo khozyaystva Rossel'khozakademii. 12-13 iyulya 2012 g. [Mat. All-Russian Scientific and Practical Conference of the Belgorod Research Institute of Agriculture of the Rosselkhozakademia. July 12-13, 2012] T.1. – Belgorod: «Otchiy kray»: 2012. – P.13-20. [in Russian]