Концепция воспроизводства плодородия черноземных почв степных районов Среднего Заволжья

годы только за счет использования эффективных ресурсо-экономных средств воспроизводства почвенного плодородия и интенсивного ведения сельскохозяйственного производства.

Для ее реализации Самарским НИИСХ предлагается эколого – экономическая концепция воспроизводства плодородия почвы, подготовленная по результатам многолетних исследований.

Основным направлением приложения материальных и финансовых ресурсов, усилий товаропроизводителей по сохранению почвенного плодородия является накопление биоресурсов плодородия в агроэкосистемах, что в свою очередь определяется составом культур в используемых севооборотах и внедрением эффективных систем применения органических и минеральных удобрений, рациональной обработки почвы, биологизацией земледелия.

Объекты и методы исследований. Концепция воспроизводства почвенного плодородия разработана по результатам исследований в различных природных зонах Самарской области. Среди пахотных почв области преобладают выщелоченные типичные и обыкновенные черноземы. Более 90% почв имеют тяжелый механический состав [4,9].

При разработке моделей плодородия во внимание были приняты значимые свойства почвенных режимов, обеспечивающих определенные уровни продуктивности.

Важнейшим фактором, лимитирующим реализацию потенциала плодородия обыкновенных черноземов, является недостаток влаги, особенно в период вегетации сельскохозяйственных культур. В связи с этим первостепенное значение приобретают мероприятия по накоплению и сохранению влаги в почве.

Разработанная модель и эталонные системы воспроизводства плодородия обыкновенных черноземов с использованием факторов адаптивной интенсификации позволяют прогнозировать изменение параметров плодородия во времени, обеспечивать получение в передовых хозяйствах потенциальных для региона урожаев: озимой пшеницы – 35 - 40 ц/га, яровой пшеницы – 25-30 ц/га, ярового ячменя - 30 -35 ц/га, зеленой массы кукурузы – 200 – 350 ц/га, зеленой массы многолетних трав – 150 - 200 ц/га.

Результаты и их обсуждение. В целях воспроизводства почвенного плодородия концепцией предусмотрено увеличение объемов применения минеральных удобрений, повышение эффективности их использования. Они являются решающим фактором стабилизации и быстрого наращивания темпов интенсификации отрасли. Удобрения позволяют получить не менее 50% прироста урожая, повысить положительное влияние на плодородие почвы.

Важнейшей задачей является обеспечение высокой окупаемости применяемых удобрений на фоне максимальной мобилизации почвенного плодородия – климатических ресурсов за счет направленного воздействия на биологические процессы в почве, оптимизация других условий и факторов формирования высокой продуктивности сельскохозяйственных культур.

Наиболее эффективное использование минеральных удобрений обеспечивается в ресурсосберегающих технологиях при использовании их в комплексе со средствами защиты растений и другими приемами интенсификации растениеводства. При этом возрастают дополнительные сборы зерна и другой продукции за счет взаимодействия факторов.

В связи с накоплением в почве азота за счет симбиотической азотфиксации, деятельности свободно живущих микроорганизмов возмещение выноса этого элемента в среднем за ротацию севооборота принимается равным 0,8. Дозы азотных удобрений под культуры после зернобобовых или многолетних трав снижаются на 1/3.

При среднем содержании в почве подвижных фосфатов для гарантированного получения высоких урожаев и сохранения почвенного плодородия за счет удобрений необходимо создать уравновешенный баланс фосфора в системе «почва – удобрения» [8].

Высокий эффект от калийных удобрений может быть получен при содержании обменного калия менее 200 мг/кг почвы. Калий при этом применяют в поддерживающих дозах (30 – 45 кг/га д.в.) и под особо нуждающиеся в нем культуры.

Фактором, значительно повышающим эффективность удобрений, является использова- ние в производстве сортов с высокой продуктивностью и экологической устойчивостью, способных максимально использовать почвенное плодородие и одновременно отзывчивых на применение удобрений и других средств интенсификации. К ним относятся сорта озимой пшеницы – Бирюза, Светоч; яровой пшеницы – Тулайковская 10, Тулайковская золотистая, ярового ячменя – Беркут, Орлан.

Прибавки урожаев по этим сортам от удобрений достигают от 6,6- 7,8 ц/га по яровой пшенице и до 11,5 ц/га по ячменю.

Наиболее целесообразным на современном этапе является использование минеральных удобрений под зерновые культуры для припосев-ного внесения в рядки, проведение прикорневых подкормок озимых и многолетних трав. Основное удобрение при этом экономически оправдано лишь под высокодоходные культуры (подсолнечник соя овощи и др.), где они могут не только повысить урожайность, но и обеспечить высокую оплату урожаем питательных веществ и окупаемость дополнительных затрат.

На втором стабилизационном этапе уровень применения удобрений рассчитывается на формирование урожая запланированного в соответствии с оптимистическими программами развития АПК. На этом уровне интенсификация на каждый гектар пашни вносится 45 – 50 кг д.в. минеральных удобрений.

Эффективность минеральных удобрений значительно возрастает при совместном применении их с гербицидами и фунгицидами. В проведенных в Самарском НИИСХ исследованиях оплата урожаем питательных веществ фосфор-но – калийных удобрений, используемых без гербицидов составила 1-1,5 кг, азотно – фосфор-но - калийных удобрений – 8,0 кг, а комплекс NPK удобрений + пестициды - 10,7 кг/га д. в. удобрений.

Рациональному, экологически сбалансированному применению удобрений должна предшествовать большая аналитическая работа, которая предусматривает:

• -    оценку состояния плодородия почвы;

• -    определение уровня урожайности, обеспечиваемой нерегулируемыми факторами (влаго-обеспеченность, тепло, приход солнечной радиации);

• -    разработка мероприятий, которые обеспечивают формирование проектируемого урожая.

Система удобрений в биологизированном земледелии должна создавать нормальное протекание естественных биологических процессов в почве, сохранение и повышение почвенного плодородия и обеспечивать получение проектируемых урожа- ев сельскохозяйственных культур. Оптимальные годовые дозы удобрений необходимо устанавливать дифференцированно для каждого поля, с учетом предшественника, содержания в почве доступных растениям азота, фосфора и калия и величины проектируемого урожая.

В засушливом Заволжье, при замедленных темпах минерализации гумуса посевы нуждаются, прежде всего, в азотных удобрениях. В связи с накоплением значительного количества нитратного азота (60- 100 кг/га) под культуры, идущие по черному пару, применяют только фосфорные и калийные удобрения (Р30- К30). По занятым парам и стерневым предшественникам дозы удобрений, должны быть направлены на лучшее использование ресурсов влаги и потенциала культур (дозы N30-45, Р30-45, К30).

Однако решение неотложных вопросов воспроизводства почвенного плодородия в современных условиях при большом недостатке органических и минеральных удобрений невозможно без рационального сочетания техногенных и биологических средств воспроизводства почвенного плодородия.

Сложившиеся в предыдущие годы методы воспроизводства почвенного плодородия на черноземах Заволжья, требующие больших доз органических и минеральных удобрений не реальны. Поэтому основой для воспроизводства почвенного плодородия на современном уровне должны служить: рациональное сочетание техногенных биологических методов, предусматривающих наиболее полное использование нетрадиционных источников органических удобрений, введение почвоулучшающих севооборотов и систем обработки почвы, биопрепаратов.

По многолетним исследованиям Самарского НИИСХ комплексное использование биологических и технологических методов воспроизводства почвенного плодородия позволяет повысить стоимость получаемой продукции на 3,7 – 13,3%, оплату удобрений урожаем на 18,0 – 19,1%, окупаемость дополнительных затрат на 42,8 – 59,3%.

Из биологических источников органического вещества в реализации программы повышения почвенного плодородия наибольшее значение имеет солома, сидераты, посевы многолетних трав и зернобобовых культур [1,7].

Для сохранения почвенного плодородия на исходном уровне и расширенного его воспроизводства необходимо в первую очередь обеспечить сбалансированный оборот элементов питания, бездефицитный баланс гумуса в почвах. Особое значение имеет накопление в почве органического вещества, количество которого сокра- щается в результате его минерализации при возделывании сельскохозяйственных культур, а также потерь вследствие эрозии, малоэффективных способов внесения удобрений, незначительных площадей под многолетними бобовыми травами. В целях оптимизации баланса гумуса целесообразно в современных условиях уделить особое внимание средствам биологизации земледелия (использование измельченной соломы в качестве органического удобрения, сидератов, посевов многолетних трав и др.).

Накопление гумуса происходит за счёт пожнивно-корневых остатков и высеянных семян, корневых выделений, фиксации азота в посевах многолетних бобовых трав и за счёт вынесения органических удобрений.

По данным Самарских НИИСХ, внесение соломы повысило общий сбор зерна по трём культурам севооборота на 8,6 ц/га, а заделка зелёной массы сидератов (вики, донника) – на 10,8-12,6 ц/га.

В длительных стационарных опытах Самарского НИИСХ установлено, что систематическое применение соломы в качестве органического удобрения значительно снижает темпы минерализации гумуса.

Важнейшим элементом перехода на биологи-зированные системы земледелия является сидерация. Использование сидераторов позволяет:

• -    повысить плодородие почвы (увеличить содержания в почве гумуса, общего азота, подвижных форм фосфора, калия и других элементов);

• -    улучшить водно-физические свойства почвы (структуру, водопроницаемость, влагоём-кость и др.);

• -    повысить эффективность использования удобрений;

• -    активизировать биологические процессы в почве, снизить опасность потерь питательных веществ в результате миграции подвижных питательных веществ в глубокие горизонты почвы;

• -    обеспечить более высокую продуктивность использования пашни.

Наиболее целесообразным является отавное использование зелёной массы многолетних бобовых трав с запахиванием корневых остатков стерни и отросшей отавы. В отличие от традиционных органических удобрений – это постоянно возобновляемый источник обеспечения почвы органическим веществом, а при использовании бобовых многолетних трав - биологическим азотом. Кроме удобрительных свойств многолетние травы выполняют фитосанитарную роль. Они снижают засорённость посевов и уменьшают повреждение растений болезнями. Их посевы способствуют снижению водной и ветровой эрозии почвы, а также предотвращению миграции элементов питания за пределы корнеобитаемого слоя.

Использование отавы многолетних трав на удобрение на 8 -10% увеличивает содержание в почве количество водопрочных агрегатов, способствует улучшению водного режима почвы, снижает коэффициент водопотребления последующих культур на 8 – 15%. Рентабельность их использования на удобрение выше, чем подстилочного навоза.

Одним из важных элементов современных систем воспроизводства почвенного плодородия является правильный выбор способов обработки почвы и агротехнологий, определяющих регулирование процессов минерализации и гумификации органических остатков.

Многолетними исследования, проведёнными в Самарском НИИСХ, установлено положительное влияние минимальных обработок почвы на снижение темпов минерализации гумуса.

Длительное применение в севооборотах бес-плужных дифференцированных и минимальных обработок почвы с использованием в качестве органических удобрений соломы и зеленой массы сидератов положительно влияет на содержание гумуса (рост на 0,3 – 0,6%), благодаря менее интенсивному его разложению.

При переходе на ресурсосберегающие технологические комплексы создаются также более благоприятные условия для обеспечения растений подвижным фосфором и обменных калием в связи с активными процессами их трансформации в системе «почва-растение» (улучшение водного режима, повышение содержания органических остатков и пр). Положительное влияние такие обработки оказывают на агрофизические свойства, водный режим и биологическую активность почвы.

Весьма важным моментом, определяющим перспективность перехода на современные ресурсосберегающие технологические комплексы, является значительная экономия материальных и трудовых затрат. При равной продуктивности сельскохозяйственных культур переход не ресурсосберегающие технологии позволяет снизить по сравнению с традиционными технологиями прямые производственные затраты на 1015%, расход топлива в 1,5-2 раза, повысить рентабельность производства зерна на 15-20% и коэффициент энергетической эффективности с 1,42 до 1,63.

Выводы: Переход на биологизированные системы земледелия является одним из важнейших путей, способствующим более полному использованию потенциала продуктивности паш- ни. По данным Самарского НИИСХ, биологические средства воспроизводства плодородия позволяют снизить потери гумуса на 48-70%. По проведенным расчётам оптимальным для Самарской области является введение в севообороты сидеральных паров и промежуточных культур на площади не менее 150 тыс. га, использование на удобрение 1,2-1,5 млн. тонн соломы, увеличение посевов многолетних трав до 200250 тыс. га.

Эти меры позволяют увеличить в Самарской области запасы гумуса в почве на 750-850 тыс. т, получать ежегодно дополнительно до 400-490 тыс. т. зерна и соответствующее количество кормов, сократить потребность в минеральных удобрениях для достижения проектной урожайность сельскохозяйственных культур. Годовой экономический эффект то освоения в области биоло-гизированных систем земледелия оценивается в 450-500 млн. руб. Для реализации предлагаемых мер потребуется комплекс организационно-экономических агрономических мероприятий с разработкой и реализацией систем земледелия нового поколения применительно к каждому конкретному хозяйству.