Перевести страницу

Аграрум


"Применение бинарных посевов озимой пшеницы с люцерной на эродированных черноземах" (Н.А. Зеленский, Г.М. Зеленская, Г.В. Мокриков)

     Повышение естественного плодородия почвы путем обогащения органической массой, повышения содержания гумуса и элементов минерального питания, созданием оптимальных агрофизических свойств почвы и благоприятного водно-физического режима наилучшим образом решается при совместном возделывании зерновых озимых культур с бобовыми. Решение этого актуального вопроса включает широкую систему мер, охватываемых единым общим направлением биологизации земледелия. Современная философия рационального земледелия предусматривает решение основных задач, которыми являются ресурсоэнергосбережение, поиск максимальной реализации возможностей биологизации, обеспечивающей эффективно использовать возобновляемые природные ресурсы.

         Ускоренный переход сельскохозяйственных предприятий на биологизированные системы земледелия, основанные на агробиоценотических принципах природопользования, позволит стабилизировать сельскохозяйственное производство и снизить деградационные процессы.

В современном земледелии сложилась парадоксальная ситуация: научно-технологический прогресс обеспечивает сельскохозяйственное производство высокопроизводительными машинами и орудиями, производит обширный набор минеральных удобрений, средств защиты растений, создает высокодаптивные сорта и гибриды сельскохозяйственных культур, но независимо от этого повсеместно наблюдается деградация почвы и повышение экологической напряженности.

          Невольно напрашивается вопрос: «Почему это происходит и что необходимо делать?» Ответ на эти традиционные русские вопросы можно найти в трудах отечественных основоположников нашего земледелия: А.В. Советова, А.Т. Болотова, П.А. Костычева, В.В. Докучаева, И.Е. Овсинского и многих других. В трудах классиков нашего земледелия красной строкой проходит основная черта: сельское хозяйство – это биологическое производство, основанное на использовании растений, энергии солнца, животных и микроорганизмов. Живые организмы неразрывно взаимосвязаны между собой: растения, используя энергию солнца, создают энергонасыщенную биомассу, которая является источником энергии и питания человека, животных и микроорганизмов. Поэтому суть рационального земледелия состоит в регулировании и создании оптимальных условий жизнедеятельности и почвенных микроорганизмов, если условия благоприятны, и почвенная биота активная, то формируется высокое плодородие почвы. Следовательно, активность почвенной влаги формирует плодородие и продуктивность растений.

      Почва является живым организмом, в котором непрерывно протекают процессы биосинтеза и другие разнообразные биохимические процессы. В связи с этим основной принцип рационального земледелия – «кормить не растения, в почву», так как почва – основа жизни, высокая биологическая активность почвенной биоты является основным условием поддержания ее способности обеспечивать растения основными факторами жизни. Иными словами, почва является устойчивой саморегулирующейся системой: больше синтез органического вещества – выше его разложение, интенсивнее обмен веществ – выше продуктивность растений. Без синтеза органического вещества нет его разложения в почве. Поэтому важное значение для развития современного земледелия имеет непрерывная связь возделываемых растений и почвенной биоты.

Растения в процессе роста и развития выделяют продукты жизнедеятельности, содержащие аминокислоты и другие химические соединения, которыми питаются микроорганизмы. Однако растения имеют неодинаковый химический состав и поэтому выделяют в почву разные по составу корневые выделения, что регулирует состав микроорганизмов. Смена растений ведет к смене состава микроорганизмов в почве. Утилизируя продукты метаболизма растений, микроорганизмы оздоравливают почву. При соблюдении принципа плодосмена «утомление» почвы отсутствует, так как происходит смена растительности, а следовательно, и смена продуктов ее жизнедеятельности. В процессе своей жизнедеятельности на протяжении многих тысячелетий растения создавали почву за счет разложения своей биомассы микроорганизмами.

        Что же мы наблюдаем в настоящее время во многих регионах России в целом и в Ростовской области в частности? В первую очередь, нарушение основных законов земледелия: повсеместный переход к упрощенному чередованию полевых культур (чистый пар-озимая пшеница-подсолнечник-яровой ячмень); шаблонное применение глубокой отвальной обработки, отказ от научно обоснованного применения органических и минеральных удобрений. Налицо основные признаки экстенсивного земледелия, широко применявшегося в середине XIX столетия. В связи с этим в настоящее время назрела острая необходимость в разработке новой системы земледелия, ориентированной на решение назревших проблем путем максимальной биологизации сельскохозяйственного производства.

Особый интерес вызывает разработка и внедрение в производство технологии бинарных посевов зерновых и технических культур с бобовыми травами.

          В результате многолетних исследований, проведенных в Донском ГАУ, разработаны и запатентованы технологии бинарных посевов озимых культур и подсолнечника (патенты на изобретения № 2260929; № 2320110; № 2311012). Научная основа запатентованных технологий заключается в приближении функций, а экосистем - к функциям естественных природных экосистем; в использовании богатого опыта, который накоплен природой, умеющей создавать устойчивые ландшафты с экологическим равновесием.

      Исследования проводились в 2006-2015 гг. на полях ООО «НПП Агросфера» Октябрьского района Ростовской области почвы чернозем обыкновенный среднеэродированный, содержание гумуса 3,5-3,8%, годовое количество осадков 465 мм, с существенными колебаниями осадков по годам и сезонам года. Основное влагонакопление в почве происходит в позднеосенний, зимний и ранневесенний периоды. Летние осадки чаще всего носят ливневый характер и существенного пополнения влаги в почве они не обеспечивают, так как основное количество осадков теряется в виде поверхностного стока и испарения. За годы исследований острозасушливыми были 2007, 2010, 2012, 2013, 2014 гг. Проведение исследований в годы с различным увлажнением позволило нам более объективно оценить эффективность изучаемых агроприемов и сделать по результатам исследований обоснованные выводы.

        При переходе к биологизированным системам земледелия на ландшафтной основе роль многолетних бобовых трав значительно возрастает. Это, в первую очередь, связано с обогащением почвы свежим органическим веществом и доступными элементами питания. Поэтому неслучайно в последнее время быстро растет интерес к новым и нетрадиционным методам рационального земледелия, обязательным компонентом которых является биологический азот. Возросший интерес к биологическому азоту обусловлен прежде всего тем, что это единственный экологически чистый путь снабжения растений азотом, при котором приблизительно невозможно загрязнение природной среды.

         Важное действие большинства поливидовых посевов, в том числе и бинарных посевов озимых культур с бобовыми травами, на плодородие почвы выражается в том, что препятствуют вымыванию из почвы нитратов и других растворимых питательных солей из почвы в период осенних дождей и ранней весной при насыщении почвы влагой.

       Озимая пшеница, как и большинство других зерновых, отзывчива на улучшение азотного питания и создание оптимального структурно-агрегатного состава почвы.

        В случае возделывания озимой пшеницы в бинарных посевах с люцерной реакция растений зерновой культуры на условия выращивания корректируется бинарным компонентом на протяжении всего периода вегетации.

Люцерну изменчивую наиболее целесообразно возделывать вместо чистого пара в звене севооборота «яровой ячмень с подсевом люцерны-кулисно-мульчирующий люцерновый пар-бинарный посев озимой пшеницы с люцерной.

Особую актуальность бинарные посевы с люцерной имеют на эродированных черноземах, где интенсивные эрозионные процессы наблюдаются ежегодно в период таяния снега и при выпадении летних ливневых дождей. При возделывании озимой пшеницы в бинарном посеве с люцерной улучшается структура почв и повышается ее водопроницаемость. Благодаря мощной стержневой корневой системе люцерна разрыхляет почву на большую глубину, обеспечивая прекрасный биодренаж плужной подошвы.

       Нашими многочисленными исследованиями установлено, что люцерна в бинарном посеве (на третьем году жизни) с озимой пшеницей формирует в слое почвы 0-40 см мощную корневую систему, сухая масса которой составляет более 5,1 т/га, а объем корней одного растения люцерны в этом слое почвы достигает 43 см3. После отмирания корней в почве остаются «ходы», по которым в глубокие слои поступает воздух и влага, почва обогащается свежим органическим веществом, что способствует формированию водопрочной структуры почвы.

         Улучшение структурно-агрегатного состава почвы существенно сокращает водную аэрацию на склонах в период летних ливневых дождей. Нами установлено, что на чистом пару смыв почвы за 2006-2015 гг. колебался от 19,7 до 42,5 м3/га, что на 86,3-96,3% больше по сравнению с кулисно-мульчирующим люцерновым паром.

             В зависимости от агроценоза формирование структуры почвы происходит по-разному. Так, на варианте чистого пара в пахотном слое почвы водопрочных агрегатов перед посевом озимой пшеницы содержалось 39,4%, а на кулисно-мульчирующем люцерновом пару – 64,9%.

Сторонники паровой системы обработки почвы в погоне за мнимой продуктивностью пашни затрачивают огромные ресурсы. Расход ГСМ на 1 гектар достигает 100 л и более, так как за период парования почвы проводится свыше 10-12 обработок. При этом верхний слой почвы превращается в пыль, а в нижнем (20-30 см) слое формируется «плужная подошва», с которой усердно борются, применяя дорогостоящие глубокорыхлители и мощные трактора.

           Таким образом, наблюдается порочный замкнутый круг бесполезных механических обработок, направленных на снижение плодородия почвы. В чистом пару наши черноземы остаются без защиты в наиболее эрозионноопасный период года (зима-лето) от губительного действия сильных ветров и ливней, а за счет интенсивного рыхления почвы усиливается минерализация органического вещества. В среднем за период парования почвы в чистом пару минерализации более 2 т гумуса. Температура верхнего слоя почвы в летний период достигает 55-60оС и более, поэтому снижается численность дождевых червей и других обитателей почвы.

Сохранение и рациональное использование растительных остатков предшествующих культур и вегетирующих растений люцерны в качестве мульчи можно назвать принципиально новым направлением в земледелии, так как мы приближаем агроландшафты по устойчивости к природным. Мульчирование почвы органическим веществом создает благоприятные условия для активизации почвенной биоты, сохранения влаги и снижения температуры почвы, обогащает корнеобитаемый слой элементами питания.

Нами отмечено большое влияние корневой системы люцерны на формирование структуры почвы в бинарном посеве с озимой пшеницей. Так, перед уборкой озимой пшеницы, размещенной по чистому пару, содержание водопрочных агрегатов в пахотном слое почвы было 52,4%, или на 29,3% меньше по сравнению с вариантом бинарного посева с люцерной.

            Одним из наиболее эффективных способов сохранения влаги и защиты от эрозии является создание кулис. Большое значение кулисы имеют в засушливых районах, особенно в годы с суровыми зимами и недостаточным снежным покровом, так как кулисы смягчают отрицательное действие суховеев, задерживают снег на полях, защищают почву от эрозии. В кулисах целесообразно возделывать люцерну, которую необходимо использовать до 4-5 лет.

Люцерна засухоустойчива и способна в суровые малоснежные зимы выдерживать морозы до -30оС. Корневая система люцерны извлекает из глубоких слоев почвы элементы питания (фосфора, калий и др.), которые локализуются в верхнем слое и участвуют в почвообразовательном процессе. Кроме того, это прекрасный азотонакопитель в почве, отличный предшественник озимой пшеницы. Расширение посевов люцерны в кулисно-мульчирующем пару позволяет не только сократить потребность в минеральных удобрениях, но и ускорить окультуривание, повысить плодородие деградированных почв.

           Результаты наших наблюдений позволяют сделать вывод о том, что при выращивании люцерны в кулисном пару создаются благоприятные предпосылки для формирования положительного баланса органического вещества и элементов питания в почве. Так, перед посевом озимой пшеницы по изучаемым предшественникам содержание нитратного азота в пахотном слое почвы было высоким – 73 и 69 мг/кг. На варианте кулисно-мульчирующего пара нитрофикационные процессы в период парования почвы протекали несколько слабее, так как запасы влаги здесь были меньше. В ранневесенний период пахотный слой почвы под озимой пшеницей содержал значительно меньше подвижного азота, чем в осенний период, что связано с фильтрацией талых вод и промыванием нитратов в более глубокие слои почвы. При этом наиболее интенсивное снижение нитратов отмечено на чистом пару. Так, весной в начале кущения растений озимой пшеницы нитратного азота в пахотном слое почвы содержалось 46 мг/кг, или на 37% меньше, чем перед посевом. На варианте бинарного посева нами также отмечено снижение подвижного азота, но это снижение составило 22%. Максимальное повышение нитратного азота отмечено в пахотном слое почвы на бинарном посеве в фазу колошения озимой пшеницы, что объясняется более высокой микробиологической активностью почвы и симбиозом клубеньковых бактерий с корневой системой люцерны.

             При анализе почвы на содержание подвижного фосфора нами установлено, что перед посевом на варианте чистого пара фосфатов было на 3,9 мг/кг больше, чем на варианте бинарного посева – 23,5 мг/кг. Перед уборкой зерновой культуры содержание подвижного фосфора нивелировалось, и различия составляли всего 0,2-0,5 мг/кг почвы. Содержание обменного калия по чистому пару перед посевом озимой пшеницы было на 23 мг/кг больше, чем по бинарному посеву – 421 мг/кг, а во время весенней вегетации растения нами отмечено повышение содержания калия на бинарном посеве на 48 мг/кг по отношению к одновидовому посеву.

Анализируя данные по содержанию основных элементов питания в пахотном слое почвы, можно сделать вывод: несмотря на то, что количество питательных веществ к моменту посева озимой пшеницы на варианте бинарного посева по кулисно-мульчирующему пару было несколько ниже, чем по одновидовому посеву по чистому пару, весной и к моменту уборки их количество повышалось. Данный факт объясняется активностью корневой системы люцерны.

               Бинарные посевы озимой пшеницы с люцерной полнее используются питательные вещества и влага из разных горизонтов почвы. Это объясняется различным строением корневых систем: у озимой пшеницы хорошо развита корневая система в верхних слоях почвы, а люцерна имеет стержневой корень, глубоко уходящий в нижележащие слои почвы.

            Таким образом, можно сделать вывод, что в условиях Ростовской области наиболее благоприятные условия для формирования высокого урожая озимой пшеницы и сохранения плодородия почвы складываются при использовании кулисно-мульчирующих паров.

Уровень урожайности сельскохозяйственных культур является одним из основных показателей эффективности применяемых агротехнологий.

В формировании высокопродуктивных агроценозов немаловажное значение имеет размещение озимой пшеницы по лучшим предшественникам, от которых зависят условия водного и питательного режимов.

            Нашими исследованиями установлено, что в зависимости от вида пара условия формирования урожая озимой пшеницы были различными

(табл. 1).


Таблица 1 – Урожайность озимой пшеницы по различным парам


Агроценоз

                                      Годы исследований

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

средняя

Одновидовой посев озимой пшеницы по чистому пару

3,96

4,45

4,72

3,76

4,61

4,04

4,20

3,52

4,92

4,24

Бинарный посев озимой пшеницы с люцерной

3,74

4,83

4,65

3,94

4,82

4,23

4,36

4,09

5,24

4,43


           В среднем за годы наблюдений урожайность озимой пшеницы в бинарном посеве была 4,43 т/га, что на 1,9 т/га выше по сравнению с вариантом одновидового посева по чистому пару.

     Таким образом, приведенный экспериментальный материал убедительно свидетельствует о том, что в наших черноземах без систематического пополнения органического вещества наблюдаются негативные деградационные процессы. Поэтому только наличие органического вещества и его постоянное пополнение в почве определяет агрофизическое, агрохимическое и биологическое состояние почвы.

     Только при положительном балансе органического вещества в почве появляется реальная возможность обеспечить самовосстановление ее плодородия.