Оптимизация севооборотов и основной обработки почвы в ресурсосберегающем земледелии на юге Западной Сибири (стр. 1 )

На правах рукописи

Дробышев

Алексей Петрович

Оптимизация

севооборотов и основной обработки почвы

в ресурсосберегающем земледелии

на юге Западной Сибири

Специальность 06.01.01 – общее земледелие, растениеводство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

Москва – 2013

Работа выполнена на кафедре общего земледелия,

растениеводства и защиты растений

ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный аграрный университет»

Научный консультант:

Почетный работник ВПО РФ,

доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Заслуженный деятель науки РФ,

доктор сельскохозяйственных наук,

Академик РАСХН, заведующий отделом

Почвенного института им.

Гогмачадзе Гулади Джемалович

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, директор ВНИИ «Агроэкоинформ»

доктор сельскохозяйственных наук,

профессор, зав. отделом агрофизики

Владимирского НИИСХ Россельхозакадемии

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Омский государственный

аграрный университет им. »

Защита диссертации состоится «24 » сентября 2013 г. в 14-30 час. на заседании диссертационного совета Д 220.043.05 при ФГБОУ ВПО «РГАУ – МСХА имени » , тел./

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ФГБОУ ВПО «РГАУ – МСХА имени »

Автореферат разослан « 12» августа 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Устойчивый рост производства растениеводческой продукции с максимальным использованием почвенно-климатического потенциала, сохранение и повышение плодородия почвы, экономическая эффективность земледелия являются основными направлениями в решении задач, стоящих перед сельским хозяйством Сибирского региона.

Западная Сибирь обладает огромными природными ресурсами, исключительно большим разнообразием почв, лесных ассоциаций, водных источников и климатических условий, однако производство продукции растениеводства ведется в жестких условиях дефицита влаги для растений. Поэтому рациональное использование атмосферных осадков является важным резервом повышения продуктивности пашни.

По-прежнему, одной из острых проблем земледелия продолжает оставаться прогрессирующая деградация почвенного покрова. В Алтайском крае 6127,5 тыс. га пахотных земель предрасположены к проявлению на них ветровой и водной эрозии, что составляет 88,5% всей пашни (Яшутин, 2008). В то же время за последние годы резко снижены масштабы воспроизводства плодородия почв. В пахотных почвах Алтайского края отмечается отрицательный баланс гумуса. Применение минеральных удобрений по сравнению с 1986-90 годами сократилось в 12 раз (Сарыкин и др., 2009). Восстановление плодородия почвы в современных условиях идет не за счет интенсивных факторов, а в большей части за счет природных ресурсов. В этих условиях интенсивное использование потенциального плодородия почв может привести к необратимому развитию негативных процессов – ухудшению физических свойств почв и фитосанитарного состояния полей, снижению продуктивности и устойчивости земледелия в ближайшие годы.

В условиях перехода к новым экономическим отношениям, резкого роста цен на энергоресурсы и средства химизации, широкого распространения севооборотов с «коммерческими» культурами актуально дальнейшее совершенствование и оптимизация основных звеньев систем земледелия, обеспечивающих потребности полевых растений в необходимых факторах жизни.

Освоение научно обоснованных севооборотов и обработки почвы, как основополагающих звеньев систем земледелия, предусматривает снижение потерь плодородия и повышение продуктивности пахотных земель.

Разработка и освоение адаптированных к новым экономическим условиям современных систем земледелия является важной научной проблемой, решение которой ведет к экономии энергетических, трудовых и материальных ресурсов, сохранению почвенного плодородия с повышением продуктивности пашни и качества производимой продукции, что и определяет актуальность принятого направления исследований.

Цель и задачи исследований. Целью исследований являлась разработка научных и агротехнических основ совершенствования основных звеньев систем земледелия - севооборотов и обработки почвы - на черноземных почвах юга Западной Сибири, обеспечивающих снижение трудовых, энергетических и материально-денежных затрат, сохранение плодородия почвы и увеличением продуктивности пашни.

Поставленная цель предопределяла необходимость решения следующих задач:

- дать сравнительную оценку различных видов полевых севооборотов и выявить их влияние на изменение параметров биологических, водно-физических и агрохимических показателей плодородия черноземов выщелоченных;

- установить влияние продолжительности чередования культур и паровых полей в разных видах полевых севооборотов на урожайность зерновых культур, на агроэкономическую и биоэнергетическую эффективность;

- выявить наиболее эффективные приемы основной обработки почвы для снижения засоренности посевов сельскохозяйственных культур злостными видами сорняков;

- определить возможности минимизации основной обработки почвы применительно к культурам и предшественникам;

- разработать принципы и определить направления совершенствования основных звеньев системы земледелия, обеспечивающих наиболее эффективное использование пахотных земель, сохранение плодородия почвы и рациональное использование природных и материальных ресурсов.

Научная новизна результатов исследований. В результате многолетних исследований разработаны теоретические и практические основы совершенствования основополагающих звеньев систем земледелия – севооборотов и обработки почвы - в направлении энергоресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

Впервые в агроландшафтах юга Западной Сибири на основе сравнительного изучения оценено влияние организационно-технологического комплекса (севооборотов, обработки почвы, защиты растений и т. д.) на показатели эффективного использования климатических ресурсов и плодородия почвы, продуктивности пашни, экономической и энергетической целесообразности.

Реализованы принципы разработки систем полевых севооборотов и основной обработки почвы применительно к сибирским природным условиям на основе результатов их изучения, взаимообусловленности, повышении экологической безопасности. Новым в диссертационной работе является теоретическое положение о комплексном подходе к формированию агрофитоценозов в севообороте и в системе основной обработки почвы, предложен новый метод оценки продуктивности использования атмосферных осадков в процессе производства растениеводческой продукции и их энергетической эффективности при различном чередовании полевых культур и паровых полей.

Положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности изменения параметров плодородия черноземов под влиянием длительного чередования культур в различных видах полевых севооборотов и применения минеральных удобрений;

2. Эффективность использования природных ресурсов при проектировании системы севооборотов;

3. Целесообразность освоения плодосменных севооборотов в современных системах земледелия юга Западной Сибири;

4. Оптимизация системы основной обработки почвы в полевых севооборотах, обеспечивающей снижение засоренности посевов наиболее злостными сорняками;

5. Комплексный экономико-энергетический подход к оценке эффективности севооборотов и систем основной обработки почвы применительно к природным условиям и уровням интенсификации.

Практическая значимость работы .

Результаты выполненной работы вскрывают механизмы взаимодействия природных и антропогенных ресурсов, служат теоретической основой при разработке систем земледелия на основе ресурсосбережения и экологической безопасности. Установлены особенности взаимосвязей параметров структуры посевных площадей, севооборотов и системы основной обработки почвы, обеспечивающих эффективное использование природных и трудовых ресурсов, выявлены направления по дальнейшему совершенствованию систем земледелия и технологий возделывания сельскохозяйственных культур на основе биологизации земледелия.

Определена необходимость соблюдения принципов плодосменности и совместимости культур в севообороте; зависимость сроков, приемов и способов основной обработки почвы от чередования видов культур; целесообразность и методика учета продуктивности осадков в условиях неустойчивого увлажнения с учетом биологизации и нтенсификации производства сельскохозяйственной продукции.

Результаты многолетних опытов прошли производственную проверку и нашли широкое применение в СПК «Колхоз Прогресс» Петропавловского района, СПК «Колхоз им. Громова» Каменского района, СПК «Сибирь» Чарышского района, и -Сибирь» Смоленского района, СПК «Колхоз им. Шумакова» Змеиногорского района и других хозяйствах Алтайского края, активно вовлекаются в учебный процесс в Алтайском государственном аграрном университете при подготовке специалистов и аспирантов по дисциплине «Земледелие», на курсах повышения квалификации специалистов АПК.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены на научных и научно-производственных конференциях, совещаниях, семинарах: международных (Барнаул, 2003, 2005, 2006, 2008, 2009, 2010, 2011, 2012; Горно-Алтайск, 2007), региональных (Барнаул, 1981; Бийск, 2001, 2002; Кемерово, 2002; Омск, 2005; Улан-Удэ, 2006; Красноярск, 2006), совещаниях-семинарах профессорско-преподавательского состава и заведующих кафедр земледелия и растениеводства аграрных вузов Сибирского федерального округа (Новосибирск, 2002; Омск, 2004; Красноярск, 2008), на курсах повышения квалификации преподавателей сельскохозяйственных вузов СССР (Ленинград, 1980; Краснодар, 1984), а также на краевых научно-практических конференциях и совещаниях специалистов и руководителей хозяйств (Барнаул, 1981, 1983), районных – в системе агроучебы, изложены в научных отчетах по госбюджетной тематике НИР АГАУ за гг.

Личный вклад автора. Представляемая работа выполнена в соответствии с научно-техническими программами и заданиями в рамках выполнения тематического плана НИР Алтайского ГАУ в гг.

Разработка программ и методик полевых опытов, непосредственное участие в их проведении, в качестве исполнителя, ответственного исполнителя и руководителя, обработка результатов опытов, лабораторных анализов, руководство аспирантами и соискателями, 3 из которых защитили кандидатские диссертации.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в научных журналах «Вестник Алтайского государственного аграрного университета», «Сибирский вестник сельскохозяйственной науки», «Вестник КрасГАУ», «Вестник НГАУ», в материалах научно-практических конференций международного и регионального уровней, научных трудах Алтайского государственного аграрного университета и других изданиях в количестве 55 научных работ объемом 36,0 п. л., в т. ч. 11 статей в журналах, рекомендованных ВАК.

Результаты исследований и теоретических обобщений нашли отображение в научно-методических и учебных пособиях в соавторстве: «Земледелие на Алтае» (2001), «Системы земледелия» (2003), «Земледелие в Сибири» (2004), «Системы земледелия (на примере сибирских регионов)» (2005), допущенных учебно-методическим объединением вузов по агрономическому образованию и Министерством сельского хозяйства РФ в качестве учебного пособия для студентов сельскохозяйственных учебных заведений по специальности 310200 – Агрономия, «Проектирование систем земледелия» (2005), «Практикум по курсу «Системы земледелия» (на примере сибирских регионов)» (2008), монографиях «Биоземледелие. Научные основы, инновационные технологии и машины» (2008) и «Научные основы современной агрономии» (2012). Доля автора в общем объеме составляет 41,2% или 98,7 п. л.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на 320 страницах компьютерного набора, содержит 61 таблицу, 11 рисунков. Список литературы включает 524 источника, из них 28 иностранных авторов.

За оказанную помощь при обсуждении методики, результатов исследований и подготовке рукописи диссертации автор выражает признательность Почетному работнику высшего профессионального образования РФ, доктору биологических наук, профессору Мазирову Михаилу Арнольдовичу. За помощь и ценные советы по оформлению работы автор благодарит доктора сельскохозяйственных наук, профессора, Заслуженного деятеля науки РФ Баздырева Геннадия Ивановича, доктора сельскохозяйственных наук, профессора Морковкина Геннадия Геннадьевича, а за сотрудничество в проведении исследований - сотрудников кафедры почвоведения и агрохимии, лаборатории качества зерна Алтайского НИИСХ, а также главных агрономов и механизаторов хозяйств, оказавшим содействие в проведении опытнической работы, студентов агрономического факультета Алтайского ГАУ, принимавшим непосредственное участие в экспериментах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1.  Место севооборота и обработки почвы в современных системах земледелия

Приводится обзор научной литературы по развитию теории и практическому состоянию систем мирового и отечественного земледелия, их влиянию на сохранение плодородия почвы и продуктивность сельскохозяйственных угодий, качество получаемой продукции.

2.  Условия и методика проведения исследований

Алтайский край находится в юго-восточной части Западной Сибири, в бассейне верхнего течения реки Оби. Его площадь составляет 169,1 тыс. кв. км.

Приобье Алтая, где проведены основные экспериментальные работы, находится в зоне черноземов засушливой и умеренно-засушливой степи, в подзоне обыкновенных черноземов умеренно-засушливой и колочной степи (Бурлакова и др., 1988).

По агроклиматическому районированию края исследования выполнялись в теплом, недостаточно увлажненном подрайоне (Агроклиматические ресурсы Алтайского края, 1971). Климат характеризуется резко выраженной континентальностью, жарким, но коротким летом, холодной и малоснежной зимой с сильными ветрами и метелями. Средняя температура воздуха самого теплого месяца (июля) +18+210С, а самого холодного (января) -18-190С. При этом иногда зимой температура может опускаться до

-50-530С, а летом достигает +400С. Число дней со среднесуточной температурой выше 00С составляет 190-205 дней, выше +100С – 125-135 дней. Безморозный период длится 110-115 дней. Сумма положительных температур воздуха за период с температурой выше +100С равна . Количество солнечного тепла в 2-3 раза больше, чем требуется на испарение всех выпадающих за год осадков (Сляднев, 1967).

Продолжительность периода со снежным покровом составляет 160-170 дней. Годовое количество осадков на территории района исследований колеблется от 350 до 425 мм, в том числе за период вегетации зерновых культур (с 1 мая по 31 августа) – 200-220 мм, ГТК=1,2 + 1,0. Влагообеспеченность пшеницы около 60-70%. Часто весна и первая половина лета бывают засушливыми. Высокая температура и низкая относительная влажность воздуха сопровождаются сильными ветрами, иссушающими почву.

В большинстве лет (60-95%) переход средней суточной температуры воздуха через 00С осуществляется до 30 октября – 5 ноября. Примерно к этому времени или позднее на 3-6 дней приходится и образование устойчивого снежного покрова. Средняя из наибольших декадных высот его за зиму равна 30-40 см, наибольшая глубина промерзания почвы достигает 265 см.

Характерной особенностью метеорологических условий в засушливые годы является смещение максимума осадков на август и сентябрь. Часто засушливому году предшествует сухая осень. Холодная весна обычно сменяется жарким июнем и июлем, сопровождающимися сухостью воздуха и суховеями. Все это вызывает большие потери влаги из почвы.

Распределение атмосферных осадков на протяжении всех анализируемых лет было неравномерным. Так, недобор осадков в мае 1976 и 1980 гг. составил 78%, в июле 1976 г. 25%, в в мае 1978 г. - 35%. Август 1979 и 1980 гг. был более засушлив по сравнению с многолетними данными, что привело к формированию невысокой массы 1000 зерен в растениях яровой пшеницы. По увлажнению наиболее благоприятным и для яровой пшеницы складывались условия в 1977 году, когда за май-август выпало 275 мм осадков.

Наиболее обильные осадки в начале вегетации отмечены в гг. В мае выпадало от 108 до 181% осадков от многолетних показателей. Наиболее засушливыми среди восьмидесятых годов оказались условия вегетационных периодов в 1981 и гг., когда за весь период с мая по август выпадало не более 69% осадков от среднемноголетней нормы. После увлажненного периода в мае 1988 г. наступила жаркая сухая погода, которая продолжалась в течение четырех декад, что не могло негативно сказаться на формировании основных элементов урожая зерновых культур.

В течение девяностых годов и начале нового столетия, за исключением 2003 г., по сравнению с предыдущим десятилетием погодные условия на юге Западной Сибири были более благоприятными по увлажнению.

Таким образом, годы проведения опытов по метеорологическим условиям кратко можно охарактеризовать как годы с очень неравномерным распределением осадков в течение вегетационного периода и смещением их максимума на вторую половину лета. Наиболее резко выраженной засухой отличались 1976, 1981, 1982, 1987, 1988, 1989, 1991,1997 и 2003 годы, которые можно отнести к острозасушливым. Самыми влажными условиями вегетационного периода и относительно высокими показателями ГТК за май-июнь и в целом за вегетацию отмечены 1977, 1984, 1985, 1986, 1992, 1993, 1995, 2000, 2002 годы. В большинстве лет влагообеспеченность растений яровой пшеницы была недостаточной. Коэффициент увлажнения на рассматриваемой территории в основном меньше единицы.

Согласно агрохимической характеристики почв СССР (1976), в подзоне умеренно-засушливой степи в почвенном покрове преобладают черноземы обыкновенные среднемощные среднегумусные, иногда маломощные с включением значительных контуров выщелоченных черноземов на породах облегченного гранулометрического состава, а местами – карбонатных черноземов.

По гранулометрическому составу - преимущественно песчано-пылеватые среднесуглинистые и иловато-пылеватые тяжелосуглинистые черноземы.

Самая большая площадь черноземов (более 4 млн. га, или 49,1% всей черноземной зоны Алтайского края) приходится на При­обское плато, где наиболее широко распространены черноземы обыкновенные. Эти почвы занимают водораздельные его части и террасированные склоны к ложбинам древнего стока. Материнской породой является толща лессовидных пылеватых суглинков, сме­няющихся слоистой свитой песков, супесей и глин. На террасиро­ванных склонах эта свита залегает ближе к поверхности, материн­ские породы становятся более легкими (Базилевич, 1959).

По характеру растительного покрова рассматриваемая терри­тория относится к зоне разнотравно-луговых и ковыльно-типчаковых степей с небольшим количеством лесных колков.

Значительная часть территории с зональной растительностью распахана. Естественная растительность сохранилась лишь по логам и балкам, приколочным понижениям и представлена тремя типами растительных группировок: степной, луговой и лесной.

В чер­ноземе обыкновенном плотность твердой фазы почвы в пахотном горизонте невысокая (2,58-2,63 г/см3). С глубиной этот показатель возрастает (2,70-2,74 г/см3). Общая пористость уменьшается с глубиной, что объясняется меньшим содержанием гумуса, а также, по мнению (1965), многовековым давлением верхних слоев почвы на нижние и их спрессованностью.

Обыкновенные черноземы обладают благоприятными физическими свойствами: плотность почвы в пахотном слое равна 0,87-1,00, в подпахотном 1,10-1,12 и на глубине 70-90 см увеличивается до 1,45 г/см3. Общая пористость у обыкновенных черноземов высокая. В пахотном слое она равна 60-66%, в подпахотном 54-59% и на глубине 70-90см уменьшается до 51-44% (Почвы Алтайского края, 1959).

До 30% площади зоны занимают выщелоченные черноземы. Наиболее распространены выщелоченные среднемощные среднегумусные черноземы. Мощность гумусового горизонта 50-60 см, глубина вскипания 70-100 см; запасы гумуса в слое 0-20 см 120-150, общего азота 3-5 т/га.

Среди малогумусных выщелоченных черноземов наиболее часто встречаются среднемощные разновидности с мощностью гумусового горизонта 45 и глубиной вскипания 65 см и ниже. Запасы гумуса в слое 0-20 см 110-120, общего азота – 2-3 т/га. Стационар севооборотов, на котором проведены исследования, заложен на черноземе выщелоченном среднемощном малогумусном легкосуглинистом (Бурлакова, Азарова, 1967).

Спелость почв колочной степи Алтая обычно наступает при влажности равной 70-80% от полной влагоемкости (для легкосуглинистых при 22-24% влажности от массы абсолютно сухой почвы, для среднесуглинистых при 24-26%). Черноземы обладают хорошей водопроницаемостью, для них характерен непромывной тип водного режима.

Реакция почвенного раствора черноземов ней­тральная. В составе поглощающего комплекса главная роль принад­лежит обменному кальцию, содержание обменных магния и калия значительно меньше. Так, обменного кальция в верхних горизонтах содержится 32-43 мг-экв/100г почвы.

Объектами изучения в данной работе являются основные звенья систем земледелия – севообороты и обработка почвы.

Основными методами исследования в представленной работе являются полевые опыты и системный анализ. Системный анализ выполняется на основе научных исследований, практического опыта, анализа отечественной и зарубежной литературы по изучаемым вопросам.

Исследования проводились на опытном поле Алтайского СХИ/ГАУ в учхозе «Пригородное», в производственных условиях СПК «Колхоз Прогресс» Петропавловского района, СПК «Нива» Смоленского района, СПК «Колхоз им. Шумакова» Змеиногорского района, хозяйствах Чарышского района Алтайского края в течение гг.

Стационар севооборотов заложен в 1968 году на опытном поле в учхозе «Пригородное». Поля севооборотов расположены на делянках 100х10 метров (1000 кв. м) в четырехкратной повторности.

Исследования и наблюдения проводились в севооборотах со следующим чередованием культур:

I. Семипольный зернопаротравяной: 1–пар чистый, 2–пшеница, 3–пшеница с подсевом многолетних трав, 4–травы 1-го года пользования, 5–травы 2-го года пользования, 6–пшеница, 7–пшеница;

II. Семипольный зернопаропропашной: 1–пар чистый, 2–пшеница, 3–пшеница, 4–пшеница, 5–кукуруза на силос, 6–пшеница, 7–пшеница;

III. Семипольный зернопаропропашной (схема чередования II) на фоне полного минерального удобрения (N50P50K50);

IV. Трехпольный зерновой с занятым паром: 1–пар занятый (горохо-овсяная смесь), 2–пшеница, 3–пшеница;

V. Трехпольный зернопаровой: 1–пар чистый, 2–пшеница, 3–пшеница;

VI. Двухпольный зернопаровой: 1–пар чистый, 2–пшеница.

VII. Семипольный зернотравянопропашной севооборот с чередованием: 1–травы 1-го года пользования, 2–травы 2-го года пользования, 3–пшеница, 4–пшеница, 5–кукуруза на силос, 6–пшеница, 7– пшеница с подсевом многолетних трав.

При агроэкономической оценке дан анализ бессменным посевам яровой пшеницы как без основного удобрения так и на фоне полного минерального удобрения (N50P50K50), четырехпольного зернопарового севооборота (пар чистый–3 года яровая пшеница).

Исследования по изучению сравнительной эффективности систем основной обработки почвы проводились на полях СПК «Прогресс» Петропавловского района Алтайского края. Повторность опытов трехкратная. Размер делянок 10х100 м, размещение – рендомизированное.

После уборки гороха схема опыта была представлена вариантами:

1. Вспашка в конце августа на 20-22 см;

2. Лущение в августе + вспашка в начале октября на 20-22 см;

3. Лущение в августе.

Под повторный посев яровой пшеницы изучались:

1. ЛДГ + вспашка на 18-20 см;

2. ЛДГ + плоскорезная обработка на 18-20 см;

3. ЛДГ + культивация на 12-14 см;

4. ЛДГ + безотвальное рыхление на 18-20 см.

Для сравнительной оценки системы основной обработки почвы под повторные посевы зерновых культур в СПК «Нива» Смоленского района Алтайского края изучались варианты с отвальной обработкой на глубину 20-22 см и обработкой дисковым лущильником на глубину 10-12 см.

Сравнительный анализ эффективности систем земледелия, представленными звеньями севооборотов, обработки почвы, удобрения, защиты растений и вцелом технологии возделывания наиболее рентабельных культур проведен на примере СПК «колхоз им. » Змеиногорского района Алтайского края.

Полевые исследования проводились в строгом соответствии с требованиями методики полевого опыта (Доспехов, 1968, 1979; Аринушкина, 1970 и др.). Подробное описание методик и программ приведено в диссертации и опубликованных работах.

Статистическая обработка экспериментальных данных проводилась дисперсионным анализом. Корреляционные связи и уравнения регрессии рассчитаны в вычислительной лаборатории кафедры экономической кибернетики Алтайского ГАУ.

Расчет экономической эффективности севооборотов и обработки почвы проводился по методике отдела севооборотов СибНИИСХ (Неклюдов, 1990), биоэнергетике – по методике (1988,1990) и апробированной в СибНИИСХ (Неклюдов и др., 1993) и УрСХА (Абрамов, Селюкова, 2001).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3. Влияние севооборотов на плодородие почвы и продуктивность пашни

3.1. Динамика содержания корневых и пожнивных остатков в паровых полях различных севооборотов

Важным показателем влияния севооборотов на плодородие почвы является их способность к накоплению корневых и пожнивных остатков. Процесс накопления и разложения органических остатков в почве неразрывно связан с изменением физических свойств, питательного и водного режимов, степенью проявления ветровой и водной эрозии.

В среднем за 4 года весной к началу парования почвы отмечена тенденция к снижению запасов органических остатков разной стадии разложения в севооборотах с короткой ротацией.

За летний период в чистых парах происходит интенсивное разложение корневых и пожнивных остатков. В среднем за годы определения к концу летнего периода их содержание уменьшается в 1,4-1,8 раза и находится на уровне 2,55 т/га в двухпольном, 4,42-4,76 т/га – в остальных севооборотах. За лето в чистых парах семипольных севооборотов разложилось 3,28-3,76 т/га органических остатков, в трехпольном – 1,97 т/га, в двухпольном – 1,78 т/га (рис.1).

После осеннего определения запасов органических остатков в почве парового поля до посева яровой пшеницы по парам произошло дальнейшее снижение их за счет разложения.

Ко времени посева пшеницы по парам в слое почвы 0-30 см запасы органических остатков составляли: в семипольных севооборотах - от 4,11 т/га в зернопаротравяном до 3,79 в удобренном зернопаропропашном, а в двух - и трехпольных севооборотах с чистым паром соответственно 1,89 и 2,75 т/га. В севообороте с занятым паром содержание органических остатков в первые годы определений было на уровне семипольных, в последние – выше в 1,5-2 раза.

Рис. 1 - Динамика запасов органических остатков в паровом поле в разных севооборотах

в слое почвы 0-30 см ( гг.)

За время с весеннего определения запасов органики в паровых полях до посева пшеницы по парам произошло снижение количества органических остатков в среднем за 4 года в семипольном зернопаротравяном на 4,25 т/га, зернопаропропашном на 3,85, в удобренном севообороте на 4,30, в трех - и двух-польных с чистым паром соответственно на 3,64 и 2,44 т/га.

За период с весны в год парования до посева яровой пшеницы по парам сохранилось от 49,2 до 55,5% органических остатков в семипольных севооборотах, 69,1% - в двухпольном. За счет пополнения остатков парозанимающей культурой в севообороте с занятым паром – 77,8%. Применение минеральных удобрений косвенно снизило запасы до 46,8% от исходного количества.

Таким образом, к концу ротации различных видов полевых севооборотов накапливается неодинаковое количество корневых и пожнивных остатков в почве вследствие различий в длине ротации севооборотов, наборе культур и их урожайности. Самые низкие запасы органических остатков отмечаются в двухпольном зернопаровом севообороте при всех сроках определений, в этом же севообороте за период парования и разлагается наименьшее их количество. Сравнительно невысокое содержание ко времени посева пшеницы по парам отмечается и в трехпольном севообороте с чистым паром за счет более интенсивного разложения по сравнению с семипольными севооборотами. Включение в севообороты многолетних трав, пропашных и других культур с уменьшением доли чистых паров, замене их на занятые или сидеральные может обеспечить более высокие запасы органического вещества в почве.

При наличии чистых паров в севооборотах, что необходимо при возделывании отдельных видов культур (озимая пшеница, сахарная свекла, соя и др.), для поддержания положительного баланса органического вещества в почве должно предусматривать внесение необходимого количества органических удобрений.

3.2. Влияние севооборотов на содержание гумуса и основных элементов питания растений в почве

Выращиваемые полевые культуры и применение удобрений, как показали исследования, накладывают отпечаток на содержание гумуса в почве. Исходное содержание гумуса перед закладкой стационара севооборотов в 1966 г. было на уровне 3,99% (табл.1).

Таблица 1 - Динамика содержания гумуса в слое почвы 0-40 см в зависимости от севооборота, % (опытное поле АСХИ, учхоз «Пригородное»)

Севооборот	Исходное содержание, 1966г.	Через 15 лет, 1981г.	Изменение, +/-
7-п. зернопаротравяной 7-п. зернопаропропашной 7-п. зернотравяно- пропашной 3-польный с занятым паром 3-польный зернопаровой 2-польный зернопаровой	3,99	3,80 3,80 3,91 3,54 3,47 3,29	- 0,19 - 0,19 - 0,08 - 0,45 - 0,52 - 0,70

Через 15 лет в зернопаровых севооборотах с короткой ротацией и 50-33% чистого пара в структуре посевов в слое почвы до 40 см отмечено снижение содержание гумуса до 3,29% – в двухпольном и 3,47% - в трехпольном. В трехпольном севообороте с занятым паром содержание гумуса находилось на уровне 3,54%. В семипольных зернопаротравяном и зернопаропропашном оно было несколько выше и составляло 3,80%, в семипольном зернотравянопропашном севообороте - 3,91%.

Сравнительная оценка накопления нитратного азота в различных севооборотах при осеннем определении в паровых полях показана в таблице 2, из которой видно, что больше нитратов накапливалось в 1978 и 1979 годах. Наибольшее содержание нитратного азота по вариантам с чистым паром было отмечено в 1979 году. Существенное влияние на накопление нитратов, видимо, оказали погодные условия вегетационного периода когда при сравнительно равномерном распределении осадков и увлажнении верхнего слоя почвы складывались наиболее благоприятные условия для минерализации органического вещества.

Таблица 2 - Содержание нитратов в паровых полях различных севооборотов при осеннем определении, мг на 1кг почвы

Севооборот	Слой, см	1977г.	1978г.	1979г.	Среднее за 3 года
7-польный зернопаротравяной	0-20 20-40 0-40	11,4 16,2 13,8	17,4 16,4 16,9	35,1 18,8 27,0	21,3 17,1 19,2
7-польный зернопаропропашной	0-20 20-40 0-40	11,1 12,1 11,6	18,8 17,2 19,2	36,6 20,9 28,8	22,2 16,7 19,5
То же на фоне удобрений	0-20 20-40 0-40	13,6 16,1 14,9	31,2 28,0 29,6	48,4 22,1 35,3	31,1 22,1 26,6
3-польный с занятым паром	0-20 20-40 0-40	21,7 11,5 16,6	17,4 18,4 17,9	13,0 4,8 8,9	17,4 11,6 14,5
3-польный зернопаровой	0-20 20-40 0-40	11,6 12,5 12,1	19,0 18,6 18,8	30,3 20,4 25,4	20,3 17,2 18,8
2-польный зернопаровой	0-20 20-40 0-40	10,4 10,2 10,3	14,6 13,6 14,1	25,5 13,8 19,7	16,8 12,5 14,7
V, %	0-40	17,9	28,1	37,6

В 1977 и 1978 годах наименьшее содержание нитратного азота отмечено в двухпольном зернопаровом севообороте, а в 1979 году и в севообороте с занятым паром. При сравнительно невысоком его количестве в 1977 году по всем вариантам в верхнем слое несколько больше его отмечалось в занятом пару. В 1978 году по занятому пару запасы нитратов были на уровне других вариантов опыта без удобрений, а в 1979 году значительно уступали. Такое соотношение объясняется не только погодными условиями, но и урожайностью горохоовсяной смеси (в 1977 году она составила 2,93, в 1978 году – 2,44 и в 1979 году – 3,35 т/га) и, следовательно, разным выносом нитратов урожаем.