Влияние эспарцета на состояние органического вещества почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур в севооборотах разной специализации

Размещено на http://www.allbest.ru/

06.01.01 - общее земледелие

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата сельскохозяйственных наук

ВЛИЯНИЕ ЭСПАРЦЕТА НА СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЧЕСКОГО

ВЕЩЕСТВА ПОЧВЫ И ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В СЕВООБОРОТАХ РАЗНОЙ СПЕЦИАЛИЗАЦИИ

Дьячкова Татьяна Иосифовна

Рамонь 2012

Работа выполнена в стационарном опыте лаборатории эколого-ландшафтных севооборотов Государственного научного учреждения Воронежского Научно-исследовательском институте сельского хозяйства имени В. В. Докучаева Россельхозакадемии в 2008-2011 гг.

Научный руководитель доктор сельскохозяйственных наук, член-корреспондент Россельхозакадемии Турусов Виктор Иванович

Официальные оппоненты

доктор сельскохозяйственных наук ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свеклы имени А.Л. Мазлумова» Россельхозакадемии, лаборатория защиты растений, заведующий лабораторией Гамуев Владимир Викторович

кандидат сельскохозяйственных наук, ФГБОУ ВПО «Воронежский ГАУ имени императора Петра 1». кафедра земледелия, доцент Трофимова Татьяна Александровна

Ведущая организация ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт земледелия и защиты почв от эрозии» Россельхозакадемии

Защита состоится на заседании диссертационного совета Д 006.065.01 при Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свеклы имени А.Л. Мазлумова» РАСХН по адресу: 396030, Воронежская область, Рамонский район, п. ВНИИСС, д. 86; тел./факс (47340) 5-33-26;

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук Стогниенко Ольга Ивановна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

плодородие чернозем бобовый

Актуальность темы. Важным условием стабилизации почвенного плодородия, повышение продуктивности сельскохозяйственных культур и улучшения экологической обстановки в современных агроценозах является введение в севообороты посевов многолетних бобовых трав. Рациональное использование антропогенных и природных ресурсов, в том числе и, плодородия почвы, возможно только в адаптивно-ландшафтных системах земледелия, где существенно повышается роль севооборота как биологического фактора в решении проблем его воспроизводства и продуктивность сельскохозяйственных культур.

Систематические изучение динамики гумуса в стационарных опытах свидетельствуют о значительном изменении содержания органического вещества в почвах различных регионов страны. Так, в Центрально-Черноземной зоне содержание гумуса в пахотных почвах в последние 2-3 десятилетия по данным повторных почвенных обследований уменьшалось ежегодно на 1,0-1,5 т/га (Адерихин, Шевченко, 1968; Просянникова, 2006; .В. Дедов, 2002; Рымарь и др., 2000; Черкасов и др., 2008; Верзилин и др., 2004; Масютенко, 2006) , в Нечерноземной зоне - на 0,5-0,7 т/га (Шрамко и др., 2008).

Принципиальное решение проблемы сохранения плодородия почвы находиться в области детального изучения и направленного воздействия человека на биологические факторы в первую очередь через приемы биологизации земледелия, одним из которых является полевое травосеяния. В этой связи первостепенное значение приобретает разработка научно-обоснованных мероприятий по сохранению гумуса в черноземах ЦЧП, стабилизации потенциального и повышению их эффективного плодородия и на этой основе продуктивности сельскохозяйственных культур.

Цель исследований - разработать приемы стабилизации и воспроизводства плодородия чернозема обыкновенного, повышения продуктивности сельскохозяйственных культур путем различного насыщения севооборотов многолетними бобовыми травами.

Задачи исследований:

- изучить структуру микробного ценоза почвы и закономерности изменения ферментативной активности при введении в севообороты эспарцета;

- установить влияние многолетних бобовых трав на гумусное состояние почвы;

- определить величину накопления и скорость трансформации лабильного органического вещества (ЛОВ) в звеньях севооборотов с эспарцетом;

- выявить закономерности изменения содержания водорастворимого гумуса;

- изучить влияние эспарцета на содержание консервативных форм органического вещества почвы;

- дать агротехническую и экономическую оценку продуктивности звена севооборота и эффективности использования эспарцета как биологического приема регулирования плодородия чернозема обыкновенного в севооборотах различной специализации.

Научная новизна исследований. Установлено существенное влияние эспарцета на содержание и групповой состав гумуса. Выявлены изменения микробного ценоза под культурами при введении в севооборот многолетних бобовых трав, в частности эспарцета. Установлено значительное повышение биологической активности почвы в т.ч. усиление нитрификационной способности почвы. Выявлены закономерности изменения питательного режима почвы, увеличение содержания подвижных форм азота и фосфора, подтвержденные корреляционным анализом.

Практическая значимость. Использование в хозяйствах различных форм собственности рекомендуемых севооборотов с эспарцетом позволит стабилизировать плодородие почвы, повысить продуктивность и качество продукции. При введении в севообороты эспарцета будет частично решена проблема создания прочной кормовой базы для животноводства.

Личный вклад автора. Научные исследования по изучению влияния эспарцета на состояние органического вещества, биологическую активность почвы и продуктивность сельскохозяйственных культур в севооборотах различной специализации выполнены непосредственно автором в лаборатории эколого-ландшафтных севооборотов ГНУ Воронежского НИИСХ Россельхозакадемии. Автору принадлежит постановка целей, задач исследований, теоретическое обобщение, интерпретация полученных экспериментальных данных, статистическая обработка, формулировка выводов и предложений производству.

Основные положения, выносимые на защиту:

1) в се6вооборотах с эспарцетом повышается активность минерализационных и биологических процессов, что приводит к резкому увеличению общего числа микроорганизмов, и вызывает положительные изменения в структуре микробного ценоза;

2) эспарцет в зерновых севооборотах является регулирующим звеном в накоплении трудногидролизуемых, малодоступных для большей части микроорганизмов органических соединений;

3) введение эспарцета в севооборот приводит к увеличению массы лабильного органического вещества в биологическом круговороте;

4) самая высокая урожайность озимой пшеницы и продуктивность звена севооборота в целом, при низкой себестоимости и высоком уровне рентабельности создается в севооборотах с эспарцетом.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы повышения эффективности агропромышленного комплекса», 23-25 января 2008г., г. Курск, на заседании Территориального координационного совете «Научно-практические основы сохранения и воспроизводства плодородия почв ЦЧЗ», 25-26 июня 2008г., Каменная Степь, на заседании Территориального координационного совета «Пути сохранения плодородия почвы и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтном земледелии Центрального Черноземья» 29 мая 2009 г., Каменная Степь, на заседании совета по земледелию Центрально-Черноземной зоны Отделения земледелия Россельхозакадемии «Научно-практические основы энерго- и ресурсосбережения в адаптивно-ландшафтных системах земледелия Центрального Черноземья» 27-28 мая 2010г., Каменная Степь.

Реализация результатов исследований. Производственная проверка результатов исследования автора по снижению уровня деградации черноземов и стабилизации плодородия и гумусного состояния почвы проведена на площади 40 гектаров в ФГУП "Докучаевское".

Публикации. Материалы диссертационной работы опубликованы в 7 печатных работах, в том числе 2 в журналах, рекомендованных ВАК, объемом 2,7 п.л., доля участия соискателя 45%.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 171 странице машинчатнописного текста, состоит из введения, обзора литературы, 6 глав экспериментальной части, выводов, предложений производству. Текстовая часть работы иллюстрирована 12 таблицами и 16 рисунками. Список использованной литературы включает 282 наименования, в том числе 15 на иностранных языках. Приложение содержит 28 таблиц и акт о внедрении НИР.

Автор выражает особую признательность научному руководителю доктору сельскохозяйственных наук, член - корреспонденту Россельхозакадемии Турусову Виктору Ивановичу за создание благоприятных условий при проведении исследований, написании и оформлении диссертационной работы. Глубокая благодарность за помощь и поддержку доктору биологических наук Чевердину Юрию Ивановичу, кандидату сельскохозяйственных наук Гармашову Владимиру Михайловичу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Обзор литературы

В обзоре литературы приведен анализ отечественных и зарубежных научных публикаций, который позволяет сделать заключение о четко выраженной тенденции значительных потерь гумуса в различных типах почв, при различных системах земледелия, в следствии интенсивного антропогенного вмешательства.

Показано, что введение многолетних бобовых трав в адаптивно-ландшафтные системы земледелия актуально, имеет теоретическую и практическую значимость, так как позволит улучшить ряд аспектов, связанных с почвообразовательными процессами.

УСЛОВИЯ, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Краткая характеристика места проведения опыта, почвенных и гидротермических условий

Каменная Степь располагается к востоку от центра Воронежской области, на водоразделе двух рек - Битюга и Хопра, которые являются левыми притоками Дона.

Климат Каменной Степи можно охарактеризовать как типично степной, умеренно континентальный с теплым летом (нередко засушливым) и умеренно холодной зимой. Среднегодовая температура воздуха составляет 5,2 ⁰С. Среднемесячная температура июля +20,5 , января -9,4 ⁰С. Температура характеризуется большой амплитудой колебаний. Зимой от -30 ⁰С до +40 ⁰С летом.

Элементы погоды существенно влияют на формирование урожая сельскохозяйственных культур. От погодных условий в значительной мере зависит температурный, питательный режимы и интенсивность биологических процессов в почве. Формирование урожаев культур звена севооборота и активность микробного ценоза в годы проведения исследований проходили в различающихся условиях температурного и водного режимов, что позволило дать объективную оценку использования эспарцета в севооборотах.

Аномально высокая температура лета 2010 года и дефицит влаги вызывали суховейные явления, что отрицательно сказалось на росте и развитии зерновых культур. Продуктивный потенциал озимой пшеницы был использован в малой степени.

Широкое варьирование гидротермических условий в годы проведения исследований позволили наиболее полно дать характеристику влияния, как звена севооборота, так и каждой культуры в отдельности на динамику органического вещества и биологическую активность почвы. В связи с этим выводы, сформулированные по результатам исследования, достоверны, а рекомендации производству применимы к данной природно-климатической зоне, достаточно обоснованны и воспроизводимы.

Опыты закладывались в четырехкратной повторности. Размещение делянок систематическое в четырех ярусах. Посевная площадь делянок - 78,4 м²., учетная площадь делянки - 48 м².

В соответствии с задачами, сформулированными в программе НИР в схему опыта включены севообороты со следующим чередованием культур:

севооборот 1: черный пар - озимая пшеница - подсолнечник - ячмень - горох - озимая пшеница - кукуруза - ячмень - гречиха - яровая пшеница (контроль); севооборот 2: черный пар - озимая пшеница - ячмень + эспарцет - эспарцет - озимая пшеница - подсолнечник;

севооборот 3: черный пар - озимая пшеница - ячмень + эспарцет - эспарцет - эспарцет - озимая пшеница - подсолнечник;

севооборот 4: горох - оз. пшеница - ячмень + эспарцет - эспарцет - оз. пшеница - ячмень;

севооборот 5: горох - оз. пшеница - ячмень + эспарцет - эспарцет - эспарцет - оз. пшеница - яр. пшеница - ячмень.

Почва опытного участка - чернозем обыкновенный среднемощный тяжелосуглинистого гранулометрического состава. Агрохимическая характеристика слоя почвы 0-40 см: содержание гумуса - 6,5%, общего азота - 0,29%, общего фосфора - 0,21%, общего калия - 1,8%, азота легкогидролизуемого - 63,2 мг/кг, суммса поглощенных оснований - 68,6 м/моль (экв)/100 г почвы, рН_kcl 7,1, гидролитическая кислотность - 1,9 мг-экв на 100 г почвы.

Возделывание сельскохозяйственных культур в опыте осуществлялось по общепринятым зональным технологиям.

Наблюдения, учеты и анализы почвенных образцов проводились по общепринятым методикам: гумус - по методу Тюрина (ГОСТ 23740 -79), общий азота - по Къельдалю (ГОСТ 26107 - 84), валовый фосфор по Гинсбург и Щегловой (ГОСТ 26261 - 84), валовый калий - пламенно-фотометрическим методом (ГОСТ 26261 - 84),содержание в почве водорастворимых форм гумуса - по методу Тюрина, определение группового состава гумуса на вариантах по методу Кононовой и Бельчиковой, содержание лабильного органического вещества (СЛОВ) по методу Ганжары (1987), определение негидролизуемого остатка гумуса - по Орлову (1980).

Для выделения и учета микроорганизмов использовали метод подсчета основных физиологических групп микроорганизмов по методике почвенной микробиологии и биохимии (1991).

Нитрификационную способность почвы определяли по Кравкову, нитратный азот определялся в свежих образцах почвы ионометрическим методом (ГОСТ 26951-86); подвижный фосфор, обменный калий по Чирикову в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26483-85).

Активность ферментов оценивали в воздушно-сухих образцах унифицированными методами Галстяна (1974).

Определение гидролитической кислотности проводилось по Каппену (ГОСТ 26212-91), рН солевой в 1,0н KCl вытяжке и водной вытяжки - потенциометрически (ГОСТ 26483-85).

Учет урожая проводился методом сплошной уборки с учетных делянок.

Экспериментальные данные подвергались статистической обработке с помощью прикладных программ Microsoft Excel, Statistic.

Химические анализы почвы проводились в лаборатории эколого-ландшафтных севооборотов, отделе агропочвоведения, лаборатории микробиологии, ГНУ Воронежский НИИСХ Россельхозакадемии.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Биологическая активность почвы в звеньях севооборотов с многолетними бобовыми травами

Биохимические показатели почвенного плодородия наиболее чувствительны к изменению агроэкологических условий и достаточно объективно отражают интенсивность и направленность происходящих в почве процессов.

Растительные остатки бобовых культур, попадая в почву, являются одним из основных источников питания и энергии для микроорганизмов. В связи с тем, что послеуборочные растительные остатки гороха и эспарцета различаются по количеству и качественному составу, по продолжительности и интенсивности разложения, их воздействие на численность и групповой состав микроорганизмов было неодинаковым.

При введении эспарцета в севообороты прослеживается увеличение, как числа микроорганизмов, так и улучшения структуры микробного ценоза почвы. В зернопаротравянопропашных севооборотах, где увеличивается количество бактерий на МПА, процессы гумусообразования проходят более активно, чем в зернопаропропашном севообороте.

Наибольшее содержание нитрификаторов (рис. 1) было отмечено в слое 0-30 см в зернопаропропашном севообороте под горохом и составило 0,41 тыс. КОЕ в 1 г. обс. сухой почвы. Некоторое снижение нитрификаторов в севооборотах с эспарцетом свидетельствует о способности трав регулировать процесс нитрификации, смещая его наиболее активную фазу на озимую пшеницу.

Азотфиксирующие бактерии играют ключевую роль в балансе азота в агроценозах. Максимальное количество азотобактера наблюдалось в зернопаротравянопропашном севообороте с 1 полем эспарцета и составило 281 шт. КОЕ в 50 г почвы, наименьшее под горохом в зернопаропропашном севообороте - 164 шт. КОЕ в 50 г почвы. Наличие азотобактера в почве служит показателем ее плодородия, а численность указывает на экологическое благополучие в данной почве. В связи с этим можно утверждать, что введение в полевые севообороты многолетних бобовых трав способствует улучшению микробного ценоза и питательного режима почв.

Рис. 1. Содержание нитрификаторов и азотобактер в севообороте под бобовыми культурами, 2008-2010 годы.

1 - Зернопаропропашной, 2 - зернопаротравянопропашной с 1 полем эспарцета, 3 - зернопаротравянопропашной с 2-мя полями эспарцета.

Введение эспарцета в севообороты приводит к резкому увеличению общего числа микроорганизмов, и вызывает некоторые изменения в структуре микробного ценоза (табл. 1).

Севообороты с 1-м и 2-мя полями эспарцета способствуют увеличению численности микроорганизмов, усваивающих органические формы азота, на 0,9-1,2%; а также уменьшению доли микроорганизмов, ассимилирующих минеральный азот на 1,7-3,6%. Оценка достоверности различия микроорганизмов, ассимилирующих минеральный и органический азот, по t - критерию, показало, что t - теоретическое = 2,16, что больше t - расчетного = 2,4-2,6. Таким образом, различия достоверны.

Таблица 1 - Влияние различных видов севооборотов на структуру микробного ценоза и трансформацию органического вещества, 2008-2010 годы

Севооборот	В % от общего количества микроорганизмов, учтенных на средах	Пм*
	МПА	КАА	Актиномицеты	Минерализаторы гумуса
1	2	3	4	5	6
Зернопаропропашной	24,7	42,4	8,7	24,2	88,7
Зернопаротравянопропашной с 1 полем эспарцета	25,9	38,8	7,5	27,8	118,8
рнопаротравянопропашной с 2-мя полями эспарцета	25,6	40,7	8,3	25,4	123,7

Пм* = (МПА+КАА)*(МПА/КАА)

С изменением структуры микробного ценоза происходит увеличение показателя микробиологической трансформации органического вещества (Пм) в севооборотах с многолетними бобовыми травами. Так, в севооборотах с 1-м и 2-мя полями эспарцета в сравнении с зернопаропропашным севооборотом увеличение составило - 33,9 - 39,5% соответственно.

В почве происходят одновременно синтез и разложение химических элементов. Основная часть этих процессов осуществляется при участии особых биокатализаторов - ферментов.

Как показали результаты наших исследований, наличие многолетних бобовых трав (эспарцета) в севооборотах и насыщение почвы низкоуглеродистыми растительными остатками приводило к усилению каталазной активности в парных комбинациях эспарцет - озимая пшеница, которая находилась в пределах 15,0 - 16,5 мл при 13,5 мл О₂ на 1 г воздушно-сухой почвы за 3 мин в среднем по звену горох - озимая пшеница зернопаропропашного севооборота (табл. 2).

Увеличение интенсивности окислительных процессов в черноземе под воздействием многолетней бобовой культуры происходило как за счет улучшения качественного состава органического вещества растительных остатков и усиления микробиологической активности почвы, так и за счет улучшения агрофизических свойств агрогенного слоя под воздействием корневых систем многолетних бобовых трав.

Таблица 2 - Ферментативная активность почвы в среднем по звену в слое почвы 0-30 см, на на 1 г воздушно-сухой почвы, 2008-2010 годы.

Севооборот	Каталаза мг О2 за 3 мин	Уреаза мг NH3, за 24 часа	Фосфатаза мг фенолфталеина за час
Зернопаропропашной	13,5	1,3	1,2
Зернопаротравянопропашной с 1 полем эспарцета	15,9	1,5	1,1
Зернопаротравянопропашной с 2-мя полями эспарцета	15,0	1,6	1,1
Зерновой с 1 полем эспарцета	16,5	1,8	1,0

Аналогичная тенденция просматривалась и в показателях уреазной активности. Наибольшим уровнем уреазной активности характеризуется зерновой севооборот с 1 полем эспарцета - 1,8 мг NH₃ на 1 г воздушно-сухой почвы за 24 часа. Менее активно происходил процесс гидролиза мочевины в почве зернопаропропашного севооборота - 1,3 мг NH₃ на 1 г воздушно-сухой почвы за 24 часа. Усиление уреазной активности связано с большим поступлением органического вещества с высоким содержание азота что, приводит к более интенсивному разложению органических остатков эспарцета.

Таким образом, введение в севооборот многолетних бобовых трав способствовало увеличению поступления в почву органического вещества с более узким соотношением С:N, что оказывало стимулирующее влияние на рост ферментативной активности, каталазы и уреазы.

Несколько иную направленность имеет фосфатазная активность. Она снижается при введении в севооборот эспарцета в связи с ростом обеспеченности почвы фосфором.

Следовательно, введение эспарцета в севообороты способствует активизации минерализационных и биологических процессов, вследствие чего процессы дыхания и биохимических реакций окисления органического вещества происходят на более высоком уровне.

Влияние бобовых культур на агрохимические свойства почвы в севооборотах различной специализации.

В Центрально Черноземном регионе, несмотря на высокую природную обеспеченность черноземных почв элементами минерального питания, регулирование показателей эффективного плодородия является одной из основных форм повышения продуктивности полевых культур.

Факт увеличения урожайности сельскохозяйственных культур в севооборотах с эспарцетом свидетельствует, о более высокой степени обеспеченности элементами минеральными питания в сравнении с контрольным севооборотом (табл. 3).

Таблица 3 - Содержание элементов минерального питания под озимой пшеницей при введении в севообороты эспарцета в среднем за вегетацию в слое почвы 0-40 см, 2008-2010 годы.

Севооборот	Содержание элементов минерального питания
	N-NO3, мг/кг очвы	P2O5, мг/100г почвы	K2O, мг/100г почвы
Зернопаропропашной	8,8	8,0	10,8
Зернопаротравянопропашной с 1 полем эспарцета	13,9	9,6	13,3
Зерновой с 1 полем эспарцета	12,8	9,5	12,4
НСР05	4,0	1,5

Введение в полевые севообороты многолетних бобовых трав приводит к существенным изменениям содержания доступных форм питательных веществ в черноземных почвах. Значительный отпечаток на формирование азотного фонда почвы накладывают возделываемая культура, вид севооборота и, в значительной мере, бобовые растения, как единственный источник биологической фиксации азота в агроценозах. По нашим данным, в третьей ротации севооборота, лучшей обеспеченностью азотом под озимой пшеницей, характеризуются фитоценозы с многолетним бобовым компонентом. Также отмечается и увеличение содержания подвижного фосфора и калия в севооборотах с эспарцетом.

Изменение гумусного состояния почвы под влиянием многолетних бобовых трав в различных севооборотах.

Важным интегральным показателем плодородия почв является содержание гумуса в пахотном слое черноземных почв. Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что изменения гумусового состояния почв в процессе их интенсивного использования разнообразны. Экспериментальные данные показали, что в условиях 2008 - 2009 годы наибольшим содержанием гумуса отмечался зернопаропропашной севооборот (табл. 4). Это связано с тем, что в таком севообороте в почву поступает разнокачественная органическая масса, но в меньших количествах, чем в зерновых севооборотах. Что приводит к интенсивной минерализации растительных остатков и быстрому включению ее продуктов в состав гумуса почвы.

Установлено, что в связи с увеличением антропогенной нагрузки и снижении применения минеральных и органических удобрений по всем изучаемым севооборотам происходит уменьшение содержания гумуса. При введении же многолетних бобовых трав темпы деградации черноземов снижаются. Так, в зернопаропропашном севообороте уменьшение содержания гумуса с 2002 - 2005 года составило 4,5%, а в севооборотах с включением эспарцета содержание гумуса уменьшилось всего на 1,5 - 2,9%.

Таблица 4 - Содержание гумуса в среднем по звену севооборота в слое 0-40 см., %, 2008 - 2010 годы.

Севооборот	Годы исследования	Среднее	2002-2005
	2008	2009	2010
Зернопаропропашной	6,17	6,19	6,06	6,14	6,43
Зернопаротравянопропашной с 1 полем эспарцета	5,93	6,17	6,10	6,06	6,29
Зернопаротравянопропашной с 2-мя полями эспарцета	5,85	5,82	6,25	5,97	6,16
Зерновой с 1 полем эспарцета	5,92	6,12	6,29	6,11	6,20
Зерновой с 2-мя полями эспарцета	5,79	6,08	6,28	6,05	6,23

НСР ₀₅ - 0,29

Эспарцет в зерновых севооборотах выступает в роли регулирующей культурой в накоплении растительных остатков с высоким содержанием углерода, тем самым ослабляет риск почвоутомления, а также способствует пополнению запасов гумуса.

Рис. 2. Запасы гумуса в звеньях севооборотов в слое 0-40 см., 2008-2010 годы

1 - зернопаропропашной, 2 - зернопаротравянопропашной с 1 полем эспарцета. 3 - зернопаротравянопропашной с 2-мя полями эспарцета, 4 - зерновой с 1 полем эспарцета, 5 - зерновой с 2 полями эспарцета

В зернопаропропашном севообороте и зернопаротравянопропашном севообороте с 1-м полем эспарцета запасы гумуса уменьшаются от культуры ячмень - однолетней бобовой культуры к озимой пшенице, в зернопаротравянопропашном севообороте с 2-мя полями эспарцета уменьшения не происходит, а в зернотравяных севооборотах установлен закономерный тренд в сторону увеличения гумуса в слое почвы 0-40 см.

На основании данных можно сделать заключение, что во вех изучаемых севооборотах органическое вещество растительных остатков в среднем по звену ячмень-бобовая культура, где соотношение C:N колеблется в приделах 11,9:1 - 12,3:1 (менее 25:1), что стимулирует процесс минерализации растительных остатков.

Введения в зерновые севообороты культуры с большим поступлением высокоуглеродистых растительных остатков эспарцета способствует созданию положительного баланса и устраняет опасность одностороннего воздействия на почву.

В севооборотах с двумя полями эспарцета происходит наиболее интенсивный процесс новообразования гумусовых веществ.

В данных севооборотах создаются оптимальные гидротермические, биохимические условия для микробиологических процессов, вследствие чего в почве накапливается максимальное количество водорастворимого гумуса.

В среднем в слое 0-40 см в зернопаротравянопропашном севообороте с двумя полями эспарцета содержание его составило 0,035%, а в зерновом севообороте с двумя полями эспарцета 0,029%, что на 23,0 - 7,1% больше, чем в зернопаропропашном севообороте.

Минимальное количество углерода ЛОВ отмечено в почве зернопаропропашного севооборота, где наиболее интенсивно протекают процессы минерализации органического вещества почвы (табл. 5).

Таблица 5 - Содержание углерода лабильного органического вещества под культурами в севооборотах различной специализации % к массе почвы в слое почвы 0-40 см., 2008 - 2010 годы.

Севооборот	Звено севооборота	среднее
	ячмень	горох	эспарцет	оз. пшеница
Зернопаропропашной	0,034	0,032		0,037	0,034
Зернопаротравянопропашной с 2-мя полями эспарцета	0,037		0,039	0,044	0,040
Зерновой с 1 полем эспарцета	0,037		0,039	0,047	0,041
Зерновой с 2-мя полями эспарцета	0,039		0,043	0,057	0,046

НСР₀₅ - 0,006

Содержание углерода ЛОВ в почвах в севооборотах с многолетними травами значительно выше. Введение в севообороты многолетних бобовых трав стабилизирует содержание гумуса и повышает эффективное плодородие почв.

Расчет энергопотенциала почвы показал, что наименьший потенциал отмечается под горохом в зернопаропропашном севообороте. (Рис 3). Эспарцет способствует увеличению энергопотенциала.

Рис. 3. Содержание энергии гумуса под бобовыми культурам в слое почвы 0-40 см., 2008-2010 годы

1 - зернопаропропашной, 2 - зернопаротравянопропашной с 1 полем эспарцета, 3 - зернопаротравянопропашной с 2-мя полями эспарцета, 4 - зерновой с 1 полем эспарцета, 5 - зерновой с 2 полями эспарцета.

Следовательно, введение эспарцета, сопровождающееся пополнением почвы свежим органическим веществом, сформировавшимся в процессе фотосинтеза, позволяет поддерживать плодородие почвы и обеспечивать растения необходимыми для роста и развития элементами минерального питания.

Экономическая эффективность различных севооборотов с бобовыми культурами, оценка эффективности их возделывания.

Для объективной оценки эффективности возделывания сельскохозяйственных культур проведен расчет основных экономических показателей звеньев севооборотов - себестоимость продукции, прибыль, уровень рентабельности.

Экономическая эффективность севооборотов с различным насыщением эспарцета на черноземе обыкновенном по основным культурам звена севооборота приведена в (табл. 6).

На основании расчетов можно сделать заключение, что в зернопаропропашном севообороте затраты на 1 га оказались наибольшими - 5502 рублей, тогда как в зернопаротравянопропашных севооборотах - 4194 - 3383 рублей, а в зернотравяных севооборотах - 4153 - 3354 рублей.

Важнейшим фактором, определяющим рентабельность производства зерна, является урожайность.

Таблица 6 - Экономическая эффективность эспарцета в севооборотах различной специализации в среднем по звену 2008 - 2010 годы.

Севооборот	Урожайность к. ед. т/га	Затраты на 1 га	Затраты чел. час на 1 т продукции	Себестоимость 1 т продукции	Прибыль, руб.	Уровень рентабельности, %
		мат. ден. руб.	чел. час			на 1 га	на 1 т
Зернопаропропашной	2,3	5502	4,78	2,56	2392	4344	1888,9	78,9
Зернопаротравянопропашной с 1 полем эспарцета	2,7	4194	5,44	2,52	1553	3693	1367,9	88,1
Зернопаротравянопропашной с 2-мя полями эспарцета	2,5	3383	5,19	2,2	1353	3920	1568	115,9
Зерновой с 1 полем эспарцета	2,6	4153	4,0	2,69	1597	3442	1324	82,9
Зерновой с 2-мя полями эспарцета	2,4	3354	5,1	2,4	1397	3658	1524	109,1

В звеньях зернопаротравянопропашных севооборотах с 1-м и 2-мя полями эспарцета и в зернотравяных севооборотах с 1-м и 2-мя полями эспарцета отличающихся высокой урожайностью сельскохозяйственных культур себестоимость продукции была значительно ниже, чем на контрольном варианте.

Важнейшим показателем экономической эффективности производства является показатель рентабельности, наиболее полно отражающим использование материальных, трудовых и денежных ресурсов.

Уровень рентабельности в севооборотах с 1-м полем эспарцета составляет 88,1 % - в зернопаротравянопропашном севообороте и 82,9 % - в зернотравяном севообороте. В зернопаротравянопропашном севообороте с 2-мя полями эспарцета - 115,9 %, в зернотравяном севообороте с 2-мя полями эспарцета - 109,1 %, тогда как в зернопаропропашном севообороте рентабельность производства находится на уровне 78,9 %.

Экономически более выгодно внедрять севообороты с эспарцетом одного и двух лет пользования, которые наиболее рентабельны по отношению к зернопаропропашному севообороту.

ВЫВОДЫ

1. При чередовании зерновых и бобовых культуры - эспарцета достигается стабильно высокая продуктивность культур севооборота при сохранение потенциального и рационального использования эффективного плодородия чернозема.

2. Введение эспарцета в зерновые севообороты обеспечивает пополнение запасов гумуса в почве, биологической активности и продуктивности сельскохозяйственных культур.

В зернопаротравянопропаном севообороте с 2-мя полями эспарцета и в зерновых севооборотах с 1-м и 2-мя полями эспарцета разложение растительных остатков происходит не так интенсивно, как в зернопаропропашном севообороте, что способствует «омолаживанию» гумуса. Эспарцет в зерновых севооборотах выступает регулирующим звеном в накоплении растительных остатках с высоким содержанием углерода, тем самым ослабляя риск почвоутомления и в то же время способствуя пополнению запасов гумуса.

Существенных различий по содержанию негидролизуемого остатка гумуса между вариантами и контролем не установлено.

3. Включение двух полей эспарцета в зерновой и зернотравянопропашной севообороты способствует сохранению потенциального плодородия почвы и повышению урожайности возделываемых культур.

В зернопаропропашном севообороте и зернопаротравянопропашном севообороте с 1 полем эспарцета по сравнению с зернопаротравянопропашным севооборотом с 2-мя полями эспарцета и зерновыми севооборотами происходит изменение в составе гумуса повышается содержание гуминовых кислот и уменьшается содержание фульвокислот, отношение Сгк:Сфк расширяется, что связано с поступлением в почву различного количества растительной биомассы, поступающей в почву, разных видов севооборотов и особенностей ее разложения биомассы и включения продуктов минерализации в состав гумусовых веществ.

В зернопаропропашном севообороте в связи с поступлением в почву разнокачественной органической массы, но в меньших количествах, чем в зерновых севооборотах, в следствии интенсивной минерализации растительных остатков и быстрого включения его продуктов в состав гумуса возникает дефицит свежих органических веществ и начинается обратный процесс - микробиологическая минерализация гумусовых веществ, что ведет к снижению содержания гумуса.

4. В зерновых севооборотах количество растительных остатков, поступающих в почву, значительно больше, чем в других, но они беднее азотом, следствие чего разложение соломистой биомассы этих севооборотов происходит более продолжительно, но менее интенсивно, что приводит к возникновению квазиравновесного состояния.

5. Содержание углерода ЛОВ в почвах в севооборотах с многолетними травами закономерно выше, и колеблется от 0,034 до 0,046% от массы почвы, что связано с увеличением количества послеуборочных остатков и повышением интенсивности их минерализации. Минимальное количество ЛОВ наблюдалось в почве зернопаропропашного севооборота, где наиболее интенсивно протекают процессы минерализации органического вещества почвы.

6. Высокой степенью микробиологической активности выделялись севообороты, с многолетними травами, обеспечивающие наибольшее поступление органического вещества в почву.

Введение эспарцета в севообороты приводит к значительному увеличению общего числа микроорганизмов, и вызывает некоторые изменения в структуре микробного ценоза.

7. Использование комплекса показателей ферментативной активности почвы как диагностического метода позволяет спланировать оптимальные севообороты для конкретной территории способствующие повышению биологической активности и плодородия почвы.

8. Введение в севооборот многолетних трав, в нашем случае эспарцета, ведет к поддержанию нитрификационной способности почвы на высоком уровне.

9. Введение в севообороты эспарцета, сопровождается пополнением почвы свежим органическим веществом, сформировавшимся в процессе фотосинтеза, что позволяет поддерживать энергопотенциал почвы и обеспечивать растения, необходимыми для роста и развития, элементами минерального питания. Лучшие условия азотного питания складывались в севооборотах с двумя полями эспарцета.

10. В зернопаротравянопропашном севообороте с 2- мя полями эспарцета и в зернотравяных севооборотах складывались наиболее положительные условия для накопления подвижных форм фосфора, и составило 9,5 - 9,6 мг/100 г. почвы. Существенных различий по содержанию подвижного калия в почве различных видов севооборотов не установлено.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

Для снижения уровня деградации черноземов, стабилизации потенциального и повышения эффективного плодородия в условиях неустойчивого увлажнения ЦЧР в хозяйствах с развитым животноводством рекомендуется, вводить и осваивать зернопаротравянопропашные севообороты 2-мя полями эспарцета, которые обеспечивают создание прочной кормовой базы.

Для повышения урожайности и сбора зерна при сохранении потенциального плодородия черноземов в хозяйствах зернового направления рекомендуется, внедрение зерновых севооборотов с 1 - м и 2-мя полями эспарцета, которые обеспечивают высокую продуктивность при низкой себестоимости и высокой рентабельностью продукции.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:

1.Турусов В.И. Эспарцет как фактор стабилизации плодородия почв. /В.И. Турусов, Ю.И. Чевердин, Т.И. Дьячкова// Современные проблемы науки. - 2012 - № 2. URL: www.science-education.ru/102-5672. edition@rea.ru.

2. Турусов В.И. Биогенность почвы (черноземов) в севооборотах с бобовыми культурами /В.И. Турусов, Т.И. Дьячкова, В.М. Гармашов// Плодородие - 2012. - №2 - С. 39-41.

Публикации в других изданиях:

3. Кумицкая В.А. Эффективность многолетних трав в севооборотах различной специализации./ В. А. Кумицкая, Е.В. Недоцук, О.А. Абанина, Т.И. Дьячкова// Актуальные проблемы повышения эффективности агропромышленного комплекса (материалы международной научно- практической конференции, г. Курск, 23-25 января 2008г., ч. 1): сб. науч. ст. - Курск: Изд-во Курск. гос. с.-х. ак., 2008. - С 307-309.

4. Турусов В. И. Засоренность и продуктивность зерновых культур в короткоротационных севооборотах. / В.И. Турусов, В.А. Кумицкая, Т.И. Михина, О.А. Абанина, Т.И. Дьячкова, А.П. Киценко// Научно-практические основы сохранения и воспроизводства плодородия почв ЦЧЗ (материалы заседания Территориального координационного совета «Проблемы земледелия ЦЧЗ» Каменная Степь, 25-26 июня 2008г., Каменная Степь: - Воронеж: Изд-во «Истоки», 2008. - С. 108-109.

5. Рымарь В.Т. Оптимизация структуры посевов и севооборотов в эколого-ландшафтном земледелии Воронежской области (Рекомендации). В.Т. Рымарь, В.И. Турусов, В.А. Кумицкая, Т.И. Михина, Е.В. Недоцук, О.А. Абанина, Т.И. Дьячкова, А.П. Киценко, О.В. Турусов. - Воронеж: «Истоки», 2008. - 30 с.

6. Турусов В.И. Влияние эспарцета разной продолжительности использования на биологическую активность почвы. / В.И. Турусов, Т.И. Дьячкова// Пути сохранения плодородия почвы и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтном земледелии Центрального Черноземья: Материалы заседания Территориального координационного совета «Проблемы заседания ЦЧЗ». Каменная Степь. 29 мая 2009 года. ч. 1. Земледелие, агропочвоведение, агрохимия, растениеводство - Воронеж: изд-во «Истоки», 2009. - С. 120-122.

7. Турусов В.И. Агротехнические основы оптимизации почвенной среды в интенсивных системах земледелия. / В.И. Турусов, В.М. Гармашов, Т.И. Дьячкова.// Научно-практические основы энерго- и ресурсосбережения в адаптивно-ландшафтных системах земледелия Центрального Черноземья: Материалы заседания совета по земледелию Центрально-Черноземной зоны Отделения земледелия Россельхозакадемии. Каменная Степь 27-28 мая 2010г. - Воронеж: из-во «Истоки», 2010. - С. 76-81.

Размещено на Allbest.ru

...