Влияние эспарцета на плодородие почвы и продуктивность севооборотов в условиях Юго-Востока Центрального Черноземья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

Влияние эспарцета на плодородие почвы и продуктивность севооборотов в условиях Юго-Востока Центрального Черноземья

06.01.01 - общее земледелие

кандидата сельскохозяйственных наук

Недоцук Елена Владимировна

Рамонь, 2010

Работа выполнена в отделе эколого-ландшафтных севооборотов Государственного научного учреждения Воронежского научно-исследовательского института сельского хозяйства имени В.В. Докучаева Российской академии сельскохозяйственных наук в 2005-2007 гг.

Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук Турусов Виктор Иванович

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук Боронтов Олег Константинович

доктор сельскохозяйственных наук, профессор Полевщиков Станислав Иванович

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки»

Защита диссертации состоится 3 декабря 2010 г. в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 006.065.01 при Государственном научном учреждении «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свеклы имени А.Л. Мазлумова» по адресу: 396030, Воронежская область, Рамонский район, п. ВНИИСС, д. 84; тел./факс (47340) 2-19-93; Е-mail: vniiss@mail. ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свеклы имени А.Л. Мазлумова»

Автореферат разослан «28» октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат сельскохозяйственных наук Путилина Л.Н.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В настоящее время в сельскохозяйственном производстве резкое сокращение применения минеральных, известковых и органических удобрений привело к потери плодородия почвы. В этих условиях реальным и экономически выгодным путем восстановления плодородия и увеличения производства сельскохозяйственной продукции должна стать биологизация земледелия, включая среди прочих мер, введение в севооборот многолетних и, прежде всего, бобовых трав. (А.Н. Данилов и др., 1997; Н.И. Зезюков, В.И. Острецов, 1999; В.Е. Епифанов и др., 2001; А.П. Савин, 2003; В.И. Морозов и др., 2005, 2008). В этой связи существенно возрастает роль севооборота как фактора воспроизводства органического вещества почвы, являющегося важнейшим компонентом ее плодородия. При этом имеет значение общий объем выращенной биомассы растений, количество отчуждаемой ее части с урожаем, количество и качество растительных остатков, поступающих в почву, скорость их микробиологической трансформации и величина возврата макроэлементов и микроэлементов, оценка роли минеральных удобрений в активизации этих процессов. Выяснение этих процессов в современных условиях важно для всех видов севооборотов, но, особенно, с включением многолетних бобовых трав, обладающих высоким биомелиоративным эффектом.

В связи с этим, исследования по изучению оптимизации севооборотов путем введения в их структуру многолетних бобовых трав, определению продолжительности их использования, оценке адаптивных и средообразующих особенностей в разных чередованиях культур являются актуальными.

Данная работа является одним из разделов государственного задания 02.01.02.01 «Усовершенствовать севообороты с экологической направленностью для хозяйств различной специализации с целью эффективного использования пахотных земель и стабилизации продуктивности сельскохозяйственных культур».

Цель исследований. Выявить влияние эспарцета на плодородие чернозёма обыкновенного и продуктивность севооборотов разной специализации в условиях ЦЧЗ.

Задачи исследований:

1. Определить остаточную биомассу эспарцета разных лет пользования, установить закономерности ее накопления, разложения, возврата в почву макроэлементов, оценить роль минеральных удобрений в активизации этих процессов;

2. Выявить закономерности изменения структурно-агрегатного состояния почвы под многолетними бобовыми травами и другими культурами;

3. Изучить изменение биологической активности и токсичности почвы под эспарцетом в севооборотах с разным насыщением зерновыми культурами;

4. Изучить влияние степени насыщения севооборота многолетними бобовыми травами на пищевой, водный режимы почвы, групповой состав гумуса, продуктивность сельскохозяйственных культур;

5. Дать экономическую и биоэнергетическую оценку полевых севооборотов с многолетними бобовыми травами.

Научная новизна. Проведена оценка влияния эспарцета на основные агрофизические, агрохимические и биологические показатели плодородия чернозёма обыкновенного. Определена роль эспарцета в полевых севооборотах в формировании гумусного состояния чернозёма обыкновенного, регулировании скорости и направленности органических и минеральных веществ почвы. Оценена роль минеральных удобрений в накоплении растительных остатков и макроэлементов. Разработаны теоретические основы севооборотов с экологической направленностью, обеспечивающие оптимальную утилизацию остаточной биомассы зерновых культур и стабилизирующие фитосанитарное состояние почвы. Установлено, что эспарцет оставляет после себя в 1,1-3,3 раза больше растительных остатков, чем однолетние злаковые и бобовые культуры. Выявлено, что по количеству возвращаемых в почву элементов минерального питания эспарцет двухгодичного пользования превосходит эспарцет одного года пользования, горох и озимую пшеницу.

Практическая значимость работы. Разработанный агротехнический приём возделывания эспарцета в севооборотах способствует увеличению продуктивности культур и улучшению качества зерна озимой пшеницы. Установлена высокая экономическая и биоэнергетическая эффективность севооборотов с эспарцетом. Результаты исследований включены в рекомендации по оптимизации структуры посевов и севооборотов в эколого-ландшафтном земледелии Воронежской области. Научные положения, сформулированные в диссертации, подтверждены производственной проверкой в ГУП ОПХ «Докучаевское» Таловского района, Воронежской области. Возделывание эспарцета в севооборотах позволило увеличить рентабельность производства продукции на 10-22 %.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В условиях юго-востока ЦЧЗ эспарцет способствует накоплению в полевых севооборотах в 1,1-3,3 раза больше растительных остатков и макроэлементов, чем после озимой пшеницы и гороха.

2. Биогенность почвы в севооборотах с эспарцетом выше, чем в зернопаропропашном севообороте.

3. Эспарцет в севооборотах различной специализации обеспечивает высокую экономическую и биоэнергетическую эффективность.

Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации доложены и получили положительную оценку на научно-практической конференции «Проблемы и пути реализации потенциала производства зерна в Центральном Черноземье» (Каменная Степь, 2007), заседании территориального координационного совета «Проблемы земледелия ЦЧЗ» (Каменная Степь, 2008), Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы повышения эффективности агропромышленного комплекса» (г. Курск, 2008), заседаниях Ученого и проблемного советов ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева РАСХН в 2006-2007 гг., Международной школе молодых ученых и специалистов «Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства» (г. Волгоград, 2009).

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 9 научных статей, в том числе одна в издании «Зерновое хозяйство», рекомендованном ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 193 страницах компьютерного текста, состоит из введения, обзора литературы, шести глав, экспериментальной части, выводов, рекомендаций производству и списка использованной литературы (265 наименований, из них 7 на иностранных языках), содержит 33 таблицы, 3 рисунка и 25 приложений.

Автор принимал непосредственное участие в разработке программы исследований, в проведении полевых опытов, обработке полученного экспериментального материала, анализе и обобщении результатов исследований. биомасса эспарцет почва бобовый

Искренне благодарю научного руководителя Турусова Виктора Ивановича, сотрудников лаборатории эколого-ландшафтных севооборотов, агропочвенных анализов, микробиологии, отделов механизации и экономики за помощь в проведении исследований.

Содержание работы

Условия и методика проведения исследований. Исследования проводились в 2005-2007 гг. в стационарном опыте лаборатории эколого-ландшафтных севооборотов ГНУ Воронежском НИИСХ имени В.В. Докучаева РАСХН. Почва опытного участка - чернозем обыкновенный, среднемощный, тяжелосуглинистого механического состава, со следующей агрохимической характеристикой в слое почвы 0-40 см - содержание гумуса 7,1 %, общий азот 0,362 %, подвижный фосфор 0,329 %, общий калий 1,87 %, pH солевой вытяжки 7,14 %.

Метеорологические условия в годы исследований были различны и отличались контрастностью. Год 2005 характеризовался как влажный, ГТК-1,35. Количество осадков за вегетационный период (май-август) составило 316,6 мм, что в 1,53 раза выше нормы, 2006 год тоже влажный, ГТК-1,13. За период с мая по август выпало 261,2 мм осадков, что в 1,2 раза выше нормы. Засушливым отмечен 2007 год, ГТК-0,6. За вегетационный период выпало 154,6 мм осадков, что в 1,3 раза ниже нормы. Температура воздуха за все годы проведения опыта превышала среднемноголетнюю норму. В целом годы исследований охватывают всё многообразие погодных условий, что позволило более полно и детально дать оценку изучаемым вопросам воспроизводства плодородия почв чернозема обыкновенного в различных видах севооборотов.

Для решения поставленных задач в схему опыта включены севообороты следующих видов:

Севооборот 1: зернопаропропашной (черный пар - озимая пшеница - подсолнечник - ячмень - горох - озимая пшеница - кукуруза на зерно - ячмень - гречиха - яровая пшеница);

Севооборот 2: зернопаротравянопропашной с 1 полем эспарцета (черный пар - озимая пшеница - ячмень + эспарцет - эспарцет - озимая пшеница - подсолнечник);

Севооборот 3: зернопаротравянопропашной с 2 полями эспарцета (черный пар - озимая пшеница - ячмень + эспарцет - эспарцет - эспарцет - озимая пшеница - подсолнечник);

Севооборот 4: зернотравяной с 1 полем эспарцета (горох - озимая пшеница - ячмень + эспарцет - эспарцет - озимая пшеница - ячмень);

Севооборот 5: зернотравяной с 2 полями эспарцета (горох - озимая пшеница - ячмень + эспарцет - эспарцет - эспарцет - озимая пшеница - яровая пшеница - ячмень).

Опыт закладывался в трехкратной повторности. Размещение делянок систематическое в трех ярусах. Длина посевной делянки - 30 м. Ширина посевной делянки - 5,6 м. Длина учетной делянки - 25 м. Ширина учетной делянки - 4,0 м. Посевная площадь делянки - 168 м². Учетная площадь делянки - 100 м².

Возделывание сельскохозяйственных культур в опыте осуществлялось по общепринятым технологиям. В севообороте 2 каждая делянка под культурой делилась на две равные части: одна часть удобрялась из расчета N₆₀Р₆₀К₆₀, другая не удобрялась.

Наблюдения, учеты и анализы растительных и почвенных образцов проводили по общепринятым методикам.

Учет урожая - поделяночно, сплошным обмолотом зерновых культур - комбайном «Сампо», данные урожайности приводили к 14 % влажности и 100 % чистоте. Кукурузу убирали вручную. Скашивание и учет зеленой массы эспарцета (Песчаный 1251) проводили в период цветения культуры, урожай сена приводили к стандартной влажности (16 %) по Б.А. Доспехову (1986).

Экономическую оценку осуществляли по методике РАСХН (1982), биоэнергетическую эффективность - по «Методике биоэнергетической оценки технологий производства продукции растениеводства», ВАСХНИЛ, М., 1983. - 45 с. Экспериментальные данные обрабатывались методом дисперсионного анализа по Б.А. Доспехову (1985).

Количество и качество растительных остатков в севооборотах различных видов. В формировании почвенного плодородия особое значение имеют пожнивно-корневые остатки. Равномерность распределения этих остатков между частицами почвы и отсутствие дополнительных затрат труда на внесение позволяет характеризовать их как ценнейшее органическое удобрение.

Проведенные исследования (таблица 1) показали, что в зернопаропропашном севообороте горох в слое почвы 0-40 см образовал 1,8 т/га корневой массы, а эспарцет одногодичного пользования в зернопаротравянопропашном в 1,8 раза больше (3,3 т/га). Внесение минеральных удобрений в дозе N₆₀Р₆₀К₆₀ способствовало увеличению массы корней эспарцета одногодичного пользования на 0,3 т/га и общей остаточной биомассы на 0,5 т/га. Однако необходимо отметить, что наиболее интенсивное нарастание корневой системы и накопление органического вещества в почве идет во второй год пользования эспарцета.

Таблица 1. Накопление остаточной биомассы культурами в слое почвы, 0-40 см в различных севооборотах, т/га сухого вещества (2005-2007 гг.)

Общее увеличение массы корней у эспарцета 2-х лет пользования в сравнении с одногодичным: в зернопаротравянопропашном севообороте составляет 2,3 т/га, а в зернотравяном 2,8 т/га, в сравнении с горохом более чем в 3 раза при НСР_0,95 0,6 т/га. По накоплению общей биомассы (включая корневые и пожнивные остатки) и, следовательно, биомелиоративной роли, эспарцет значительно превосходил горох. Так, остаточная биомасса эспарцета одногодичного пользования превышала аналогичный показатель у гороха на 2,4 т/га, при двухгодичном пользовании - на 5,0-5,5 т/га при НСР_0,95 0,73т/га.

Высокий уровень накопления растительных остатков имеет место после уборки озимой пшеницы, идущей после эспарцета двухгодичного пользования, как в зернопаротравянопропашном, так и в зернотравяном севооборотах, он составил 4,6-4,7 т/га, что меньше после эспарцета одногодичного пользования на 4,5-6,8 % и ещё меньше после гороха 9,5-11,9 %.

Таким образом, после эспарцета в активном слое почвы накапливается в 1,1-3,3 раза больше пожнивно-корневых остатков, чем после однолетних бобовых и злаковых культур.

Однако значение послеуборочных остатков для восстановления почвенного плодородия определяется не только их количеством, но и качеством. В наших исследованиях (таблица 2) в зернопаротравянопропашном севообороте с растительными остатками эспарцета одногодичного пользования в почву возвращается: азота 84 кг/га, фосфора 14 кг/га, калия 43 кг/га и углерода 1809 кг/га, что выше, чем по гороху. Выносится с надземной массой: азота 74 кг/га, фосфора 9 кг/га, калия 44 кг/га и углерода 1118 кг/га, таким образом, отчуждается больше калия, по азоту, фосфору и углероду положительный баланс. Такая же закономерность и при внесении минеральных удобрений. С растительными остатками эспарцета двухгодичного пользования в почву поступает наибольшее количество макроэлементов, но и выносится с надземной массой так же большое их количество. Так, зернопаротравянопропашном больше отчуждается азота и калия, в зернотравяном - только азота. По гороху баланс отрицательный по всем макроэлементам.

С растительными остатками последующей культурой озимой пшеницы в почву возвращается азота от 48-63 кг/га, фосфора от 8,3-10,5 кг/га, калия от 26-31 кг/га, углерода от 1620-1814 кг/га.

Таблица 2. Количество элементов минерального питания, возвращаемых в почву с пожнивно-корневыми остатками бобовых культур в различных видах севооборотов (2005-2007 гг.)

ПКО* - пожнивно-корневые остатки

Наибольшее количество возвращаемого азота отмечено в зернотравяном севообороте после предшественника эспарцета двухгодичного пользования. Корневые остатки озимой пшеницы, идущей после эспарцета разных лет пользования, имеют более узкое соотношение С:N (от 24,2 до 28,3), по сравнению, где предшественник горох (29,2), что обеспечивает активное вовлечение их в процессы микробиологической трансформации. В меньшей степени этому требованию отвечают пожнивные остатки озимой пшеницы отношение С:N от 49,1 до 51,8.

Таким образом, с растительными остатками эспарцета в почву возвращается в 1,8-3,3 раза больше макроэлементов, чем после гороха и озимой пшеницы.

Влияние многолетних бобовых трав на водно-физические, биологические свойства почвы и засоренность посевов в различных севооборотах. На обыкновенных черноземах юго-востока ЦЧЗ почвенная влага зачастую является лимитирующим фактором величины урожайности сельскохозяйственных культур. Возделывание эспарцета двухгодичного пользования обеспечивало максимальное сохранение в почвенном профиле продуктивной влаги в сравнении с одногодичным эспарцетом и горохом, что способствовало наиболее экономному ее расходованию на создание единицы продукции. Минимальное значение коэффициента водопотребления 283-295 м³/т отмечалось при выращивании его как в зернопаротравянопропашном, так и в зернотравяном севооборотах. При выращивании эспарцета одногодичного пользования коэффициент водопотребления увеличился в 2,4-2,7 раза. Максимальная величина коэффициента водопотребления наблюдается у гороха -1713 м³/т.

Рассматривая влияние многолетних бобовых трав на структурно-агрегатный состав почвы (таблица 3), можно отметить, что результаты сухого и мокрого просеивания образцов почвы в среднем за вегетацию показали, что наилучшую структурность и водопрочность почвы в посевах эспарцета. Так, в зернопаротравянопропашном севообороте под эспарцетом первого года пользования в сравнении с горохом содержание ценных структурных и водопрочных агрегатов увеличивается в слое почвы 0-40 см на 7,69-8,02 % при НСР_0,95 - 3,75-3,99 %, что является достоверным. Влияние эспарцета на структуру и водопрочность почвы мало зависело от продолжительности его жизни. Двухгодичное пользование приводило к существенному изменению количества агрегатов макроструктуры в сравнении с горохом в зернопаротравянопропашном севообороте в слое 0-40 см на 8,04 % и зернотравяном на 8,46 % при НСР_0,95 - 3,75 %. Однако по отношению к эспарцету первого года пользования эти различия не существенны в слое 0-40 см на 0,35-0,77 %. Преимущество двухгодичного пользования наиболее четко проявляется в зернотравяном чередовании. В этом же севообороте отмечается минимальное количество глыбистой фракции размером более 10 мм.

Таблица 3. Структурно-агрегатный состав почвы в слое 0-40 см в различных видах севооборотов (2005-2007 гг.)

Положительное влияние эспарцета на содержание ценных структурных и водопрочных агрегатов прослеживается и на последующей культуре севооборота - озимой пшенице. Особенно отчетливо это проявляется после эспарцета одногодичного пользования в зернопаротравянопропашном севообороте.

Корневое питание растений и величина их урожая во многом определяется величиной и качественным составом почвенной микрофлоры. В наших исследованиях в зернопаротравянопропашных севооборотах эспарцет двухгодичного пользования способствовал росту численности целлюлозоразрушающих микроорганизмов, актиномицетов и бактерий, утилизирующих минеральные формы азота, эспарцет одногодичного пользования подавляет развитие этих микроорганизмов на 30 %. Соотношение бактерий, потребляющих минеральный азот (КАА), и бактерий, усваивающих органические формы (МПА), после эспарцета двухгодичного пользования составило 2,12, после одногодичного эспарцета 1,35, что свидетельствует о различной интенсивности минерализационных процессов в почве. Эспарцет оказывает положительное влияние на содержание свободноживущих азотфиксирующих бактерий (Азотобактера). Наибольшее содержание отмечено после эспарцета одногодичного пользования 231 колоний на 50 г почвы, после эспарцета двухгодичного этот показатель снижается на 17,7 %.

Выделение углекислого газа из почвы, как одна из стадий круговорота углерода служит обобщающим показателем темпов разложения органического вещества, интенсивности биологических процессов в почве и отражает уровень воспроизводства ее плодородия. В среднем за годы исследований установлено, что интенсивность выделения СО₂ из почвы количественно изменяется от посева к фазе интенсивного развития и снижается к периоду созревания на всех изучаемых вариантах опыта. Весной значительных изменений в выделении углекислого газа под изучаемыми культурами не наблюдается. Отмечается тенденция к увеличению потока СО₂ из почвы под эспарцетом, в период второго укоса сравнении с горохом на 10,0-11,8 %, что связано с нарастанием вегетативной массы и активной деятельностью корневой системы. Высокая интенсивность выделения углекислоты в посевах озимой пшеницы отмечается также и в период созревания, размещаемой после двухлетнего пользования эспарцета. В сравнении с озимой пшеницей, идущей по гороху, выделение углекислоты здесь возрастало на 11,7-11,8 %, по эспарцету 1-го года пользования на 8,4-10,2 %.

В сохранении и воспроизводстве плодородия почвы роль биологических факторов постоянно возрастает. В современных условиях это обусловлено значительным сокращением запасов гумуса в почвах и накоплением в них физиологически активных веществ, обладающих токсическими свойствами и снижающих интенсивность обмена веществ в системе «почва - растение». В наших исследованиях в зернопаротравянопропашных севооборотах под эспарцетом отмечается снижение токсичности почвы в сравнении с горохом, размещаемым в зернопаропропашном севообороте. В посевах эспарцета 1 года пользования в слое 0-10 см она уменьшилась на 9,58 %, в слое 10-20 см - на 5,26 %, под эспарцетом 2 года пользования, соответственно, на 9,21 и 2,82 %. Отмечается устойчивая тенденция снижения токсичности почвы в зернотравяных севооборотах под эспарцетом 1 года пользования в слое 0-10 см на 13,26 %, 10-20 см - на 6,93 %, под эспарцетом 2 года пользования, соответственно, на 11,71 и 6,84 % в сравнении с горохом. Прослеживается также уменьшение токсичности почвы в нижней части пахотного слоя на глубине 10-20 см, что вероятно объясняется меньшей токсинообразующей способностью почвенной биоты всвязи со снижением ее численности.

Как предшественник, эспарцет разных лет пользования способствовал снижению токсичности почвы под озимой пшеницей, в сравнении с озимой пшеницей, размещаемой после гороха, особенно в зернотравяных севооборотах.

Главным признаком черноземных почв является их высокое потенциальное плодородие, поэтому сохранение, поддержание и восстановление запасов гумуса относится к числу приоритетных задач земледелия. В наших исследованиях содержание гумуса увеличивается в посевах эспарцета одногодичного пользования в сравнении с горохом в слое 0-40 см: в зернопаротравянопропашном севообороте на 0,08 %, в зернотравяном на 0,03 % (абсолютных единицах). В посевах эспарцета двухгодичного пользования в сравнении с эспарцетом одногодичным произошло увеличение гумуса в зернопаротравянопропашном на 0,03 %, в зернотравяном на 0,22 %. Основной составной частью гумуса являются гуминовые кислоты до 56 % от общего содержания углерода гумуса в пахотном и до 49 % в подпахотном горизонтах почвы. Это, как известно, является одной из основных отличительных и характерных черт черноземного типа почвообразования. Сумма фульвокислот в слое 0-20 см изменяется от 9,4 до 18,7 %, в слое 20-40 см от 9,03 до 17,1 % от общего содержания С гумуса. Содержание гуминов в слое 0-20 см до 40,3 %, в слое 20-40 см до 45 % от общего С гумуса. Наиболее активно процессы гумусообразования протекают при использовании и запашке растительных остатков эспарцета двухгодичного пользования, как в зернопаротравянопропашном, так и в зернотравяном севооборотах, так как после него остается наибольшее количество пожнивно-корневых остатков, обогащенных азотом и тем самым создаются условия для увеличения гуминовых кислот. Отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот было выше тех значений, которые характерны для почв черноземного ряда. В пахотном горизонте соотношение Сг. к. : Сф. к. варьировало в больших пределах и составило под горохом 2,19, под эспарцетом одногодичного пользования 4,02-5,07, под эспарцетом двухгодичного пользования - 3,64-4,73. В подпахотном горизонте 20-40 см соответственно 5,09; 3,47-4,96; 2,89-4,7.

Отношение углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот последующей культуры озимой пшеницы в слое 0-40 см варьировало в больших пределах - от 3,31 до 4,64. Отмечается тенденция к уменьшению соотношения Сг. к. : Сф. к. в зернотравяных севооборотах как с одним, так и с двумя полями эспарцета от 3,31 до 3,80 в сравнении с зернопаротравянопропашными севооборотами, где этот показатель увеличивается на 18,10-20,62 %.

Результаты исследований по засоренности свидетельствуют, что эспарцет обладает более высокой конкурентоспособностью подавлять однолетнюю сорную растительность, чем горох, но с увеличением числа многолетних сорняков. Наименьшая засоренность отмечена в посевах эспарцета второго года пользования, как в зернотравяном, так и в зернопаротравянопропашном севооборотах. Как предшественник эспарцет приводил к снижению засоренности озимой пшеницы. Наименьшая засоренность ее наблюдается в зернотравяных севооборотах как после эспарцета второго года пользования, так и первого. Таким образом, эспарцет способствует улучшению структурного и фитосанитарного состояния почвы, снижает её токсичность, обеспечивает повышение запасов гумуса.

Влияние многолетних бобовых трав на содержание в почве элементов питания. Вовлечение в минерализационный процесс остаточной биомассы эспарцета разных лет пользования и гороха соотношение C:N, не превышающему 25:1, способствовало накоплению нитратных соединений азота (таблица 4).

Таблица 4. Содержание нитратного азота, подвижного фосфора и обменного калия, в слое почвы 0-40 см в период посева озимой пшеницы, мг/кг (2006-2008 гг.)

В наших исследованиях наибольшее содержание нитратного азота в слое почвы 0-40 см в период посева озимой пшеницы было после эспарцета одногодичного пользования: в зернопаротравянопропашном 26,2 мг/кг, в зернотравяном севооборотах 28,6 мг/га, после двухгодичного пользования произошло уменьшение нитратного азота на 8,1-8,5 мг/га, а после гороха на 12,9-15,3 мг/га при НСР 0,95 - 13,6 мг/га. Содержание подвижного фосфора и обменного калия, наоборот, больше содержалось после эспарцета двухгодичного пользования. Наиболее отчетливое накопления элементов минерального питания отмечается в зернотравяных севооборотах. Таким образом, биогенность почвы по образованию и накоплению макроэлементов может изменяться в севооборотах в зависимости от предшественника.

Продуктивность, экономическая и биоэнергетическая эффективность севооборотов с многолетними бобовыми травами. Интегральный показатель всех факторов почвенного плодородия является как продуктивность отдельных культур, так и севооборота. Данные по продуктивности севооборотов приведены в таблице 5.

Урожайность эспарцета, как одного, так и второго года пользования в зернотравяных севооборотах несколько снижается, однако в целом по продуктивности они существенно превосходят зернопаротравянопропашные севообороты на 0,4-0,5 т/га к. е. за счет увеличения выхода зерна с одного гектара севооборотной площади. Уступает им по сбору кормовых единиц и десятипольный зернопаропропашной севооборот на 0,2 т/га к. е. Следует отметить, что указанные выше преимущества зернотравяных севооборотов наблюдались в относительно благоприятные 2005 и 2006 годы, в засушливом 2007 году достоверных различий по продуктивности между севооборотами разных видов не установлено.

Двухлетнее пользование эспарцета позволяет существенно увеличить производство высокобелковых кормов, улучшить структурно-агрегатное состояние почвы, питательный режим почвы. Однако на общую продуктивность севооборотов это не оказывает значительного влияния.

Таблица 5. Продуктивность различных видов севооборотов

Урожайность последующей культуры озимой пшеницы в среднем за годы исследований выше в зернотравяных севооборотах как при размещении после эспарцета 1-го года пользования, так и второго по сравнению с аналогичными звеньям в зернопаротравянопропашных чередованиях 0,3-0,4 т/га к. е.

Экономическая эффективность севооборотов (таблица 6) существенно возрастала при включении в севооборот эспарцета двухгодичного пользования. При этом увеличивалась прибыль от дополнительно полученной продукции, снижалась себестоимость продукции тем самым, увеличивалась рентабельность в севооборотах.

Таблица 6. Экономическая и биоэнергетическая эффективность различных видов севооборотов

Рентабельность в севооборотах с эспарцетом одногодичного пользования снижалась в зернопаротравянопропашном на 17,2 %, в зернотравяном - 5,4 %. Наименьшая рентабельность в зернопаропропашном севообороте составила 61,6 %.

В современных условиях при неустойчивости цен на сельскохозяйственную продукцию и постоянном росте цен на товары, потребляемые сельским хозяйством в процессе производства, большую актуальность приобретает биоэнергетическая оценка эффективности севооборотов. Установлено, что все севообороты являются энергосберегающими и биоэнергетически эффективными, поскольку энергетический коэффициент превышал единицу. Наибольшие коэффициенты биоэнергетической эффективности отмечены в зернопаротравянопропашных севооборотах как с одним, так и с двумя полями эспарцета.

Выводы

1. Установлено, что в условиях юго-востока ЦЧЗ на черноземе обыкновенном в формировании почвенного плодородия особое значение имеют пожнивно-корневые остатки эспарцета разных лет пользования, который оставляет после себя в 1,1-3,3 раза больше растительных остатков в сравнении с однолетними бобовыми и злаковыми культурами. Основная масса растительных остатков сосредоточена в пахотном слое почвы.

2. По количеству возвращаемых в почву элементов питания эспарцет двухгодичного пользования превосходит эспарцет одногодичного пользования, горох и озимую пшеницу.

3. Эспарцет разных лет пользования наиболее экономно расходует продуктивную влагу на создание единицы продукции, чем горох, наиболее отчетливо это проявляется после эспарцета двухгодичного пользования.

4. Двухгодичное пользование эспарцета как в зернопаротравянопропашном, так и в зернотравяном севооборотах приводит к существенному изменению количества агрегатов макроструктуры в сравнении с горохом. Особенно отчетливо прослеживается тенденция в зернотравяном севообороте. Положительное влияние эспарцета на структурно-агрегатное состояние почвы и водопрочности почвенных агрегатов прослеживается и на последующей культуре севооборота - озимой пшенице.

5. Возделывание в севообороте эспарцета повышает общую биогенность чернозема обыкновенного, оптимизирует структуру микробоценоза, в которой увеличивается доля микроорганизмов, разрушающих свежие органические остатки. При запашке эспарцета двухгодичного пользования увеличивается выделение углекислого газа из почвы на 8,4-11,9 % в сравнении с одногодичным эспарцетом и горохом.

6. Эспарцет способствует активизации минерализационных процессов, а также создает благоприятные условия для гумификации органического вещества, особенно эспарцет двухгодичного пользования.

7. Наибольшее содержание нитратного азота (26,2-28,6 мг/кг почвы) на период посева озимой пшеницы отмечено после эспарцета одногодичного пользования, а содержание подвижного фосфора и обменного калия больше после эспарцета двухгодичного пользования.

9. По продуктивности зернотравяные севообороты существенно превосходят зернопаротравянопропашные севообороты на 0,4-0,5 т/га к. е. за счет увеличения выхода зерна с одного гектара севооборотной площади. Уступает им по сбору кормовых единиц и 10-польный зернопаропропашной севооборот на 0,2 т/га к. е.

10. Эспарцет разных лет пользования, как предшественник озимой пшеницы, увеличивает содержание белка в зерне с 11,7 до 13,0 % и массовую долю клейковины от 20,0 до 26,7 %. Качество клейковины свежеубранного зерна относится к 2-3 группе. Отмечается тенденция увеличения этих показателей после эспарцета одногодичного пользования.

11. На основе анализа экономической и биоэнергетической эффективности различных севооборотов, установлена целесообразность выращивания эспарцета в полевых севооборотах, особенно при двухлетней культуре, рентабельность увеличивается на 11,0-22,3 %.

Предложения производству

1. В современном ландшафтном земледелии для воспроизводства плодородия почвы и улучшения состояния почвенной среды целесообразно включать в полевые севообороты эспарцет: в зернотравяных севооборотах с насыщением зерновыми колосовыми свыше 60 % эффективнее использовать двухгодичную культуру.

2. В зернопаротравянопропашных севооборотах для стабилизации плодородия почвы достаточно использовать эспарцет 1 года, для расширенного воспроизводства необходима двухлетняя культура.

3. Для наращивания производства сена и зеленых кормов экономичнее использовать эспарцет в севооборотах по двухгодичной схеме.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Рымарь В.Т. Биологические аспекты насыщения севооборотов зерновыми культурами / В.Т. Рымарь, В.И. Турусов, Е.В. Недоцук, О.В. Турусов // Зерновое хозяйство - 2007. - № 3-4. - С. 20-21.

2. Турусов В.И. Влияние многолетних трав на плодородие почвы в различных севооборотах / В.И.Турусов, Е.В. Недоцук // Проблемы и пути реализации потенциала производства зерна в Центральном Черноземье: матер. научно-практич. конф. - Каменная Степь - Санкт-Петербург, 2007. - С. 84-85.

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: матер. междун. научно-практич. конф. - Курск: Изд-во КГСХА, 2008. - Ч. 1. - С. 307-309.

4. Недоцук Е.В. Продуктивность эспарцета в различных видах севооборотов / Е.В. Недоцук // Научно-практические основы сохранения и воспроизводства плодородия почв ЦЧЗ: матер. засед. террит. корд. совета - Каменная Степь, 2008. - С. 105-106.

5. Турусов В.И. Структурно-агрегатный состав почвы в севооборотах с многолетними травами / В.И. Турусов, Е.В. Недоцук // Научно-практические основы сохранения и воспроизводства плодородия почв ЦЧЗ: матер. засед. террит. корд. совета - Каменная Степь, 2008. - С. 109-111.

6. 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 и др. - Воронеж: Истоки, 2008 - 30 с.

7. Турусов В.И. Структурно-агрегатный состав почвы в зависимости от агротехнических приемов / В.И. Турусов, И.М. Корнилов, Е.В. Недоцук // Методы изучения продукционного процесса растений и фитоценозов: матер. научно-метод. конф. - Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2009 - С. 170-172.

8. Турусов В.И. Эффективность эспарцета разных лет пользования в севооборотах различной специализации / В.И. Турусов, Е.В. Недоцук // Перспективные технологии для современного с/х производства: сборник научных докладов - Волгоград: Принт, 2009 - С. 196-199.

9. Турусов В.И. Роль пожнивно-корневых остатков в формировании почвенного плодородия / В.И. Турусов, Е.В. Недоцук // Пути сохранения плодородия почвы и повышения продуктивности с/х культур в адаптивно-ландшафтном земледелии Центрального Черноземья: матер. засед. террит. корд. совета - Каменная Степь, 2009 - Ч. 1 - С. 111-113.

10. Турусов В.И. Структура микробного ценоза в севооборотах с эспарцетом разных лет пользования / В.И. Турусов, Е.В. Недоцук // Пути сохранения плодородия почвы и повышения продуктивности с/х культур в адаптивно-ландшафтном земледелии Центрального Черноземья: матер. засед. террит. корд. совета - Каменная Степь, 2009 - Ч. 1 - С. 123-125.

Размещено на Allbest.ru