Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные парадигмы в оценке земледелия 11
1.1. Системы земледелия: экскурс, значение и особенности 13
1.2. Севообороты и эффективность земледелия 22
1.3. Обработка почвы - оценка, возможности и перспективы 31
1.4. Удобрение полевых культур в агроценозах 44
Глава 2. Условия, объекты и методика исследований 61
2.1. Климат и метеорологические условия исследований 61
2.2. Характеристика стационарных полевых опытов 68
2.2.1. многолетний опыт с систематическим внесением удобрений 68
2.2.2. многолетний опыт с разными схемами обработки почвы 72
2.2.3. многолетний опыт с паровыми предшественникам 75
2.2.4. многолетний опыт с залежью, бессменным паром и зернопаровым севооборотом 76
2.3. Анализы и статистическая обработка 77
Глава 3. Изменение гумусного состояния почвы при разном многолетнем использовании: залежь, бессменный пар, севооборот 79
3.1. Содержание гумуса в почве 88
3.2. Лабильное органическое вещество почвы 95
3.3. Фракционно-групповой состав гумуса почвы 99
Глава 4. Влияние агротехнических приемов на гумусное состояние каштановой почвы 105
4.1. Оценка гумусного состояния при многолетнем воздействии различных систем обработки почвы 118
4.2. Изменение гумусного состояния почвы при систематическом внесении минеральных и органических удобрений 125
4.3. Влияние паровых предшественников на гумусное состояние почвы 134
Глава 5. Изменение морфологического профиля и агрохимических свойств почвы в многолетнем полевом опыте 149
5.1. Варьирование мощности и глубины залегания генетических горизонтов почвенного профиля 150
5.2. Изменение агрохимических показателей по почвенному профилю 155
Глава 6. Урожай культур и продуктивность полевых севооборотов в многолетних полевых опытах 163
6.1. Лимитирующие факторы эффективного плодородия почвы 164
6.1.1. запасы продуктивной влаги в почве 164
6.1.2. содержание нитратного азота в почве 181
6.2. Продуктивность полевых севооборотов 196
6.2.1. предшественники и урожай полевых культур 196
6.2.2. система обработки почвы и урожай зерновых культур 216
6.2.3. применение удобрений и урожай зерновых культур 227
Глава 7. Комплексная оценка агротехнологических приемов аридного земледелия 236
7.1. Энергетическая эффективность агротехнологических приемов 237
7.2. Риски снижения и возможный рост урожая полевых культур 246
7.3. Экономическая оценка: вклад в покрытие постоянных издержек и конкурентоспособность культур 252
Заключение 258
Предложения производству 264
Список литературы 265
Приложения 307
- Севообороты и эффективность земледелия
- Содержание гумуса в почве
- Изменение агрохимических показателей по почвенному профилю
- Экономическая оценка: вклад в покрытие постоянных издержек и конкурентоспособность культур
Севообороты и эффективность земледелия
Севообороты являются ключевым звеном современных систем земледелия, так как лишь при оптимальном соотношении и чередовании сельскохозяйственных культур можно решить весь комплекс задач по охране природы, защите почвы от эрозии, рациональному использованию земли, воспроизводству плодородия почвы, ее окультуриванию и повышению урожайности. Главенствующую роль системы севооборотов в современных системах земледелия А.И. Пупонин и др. (1995) определяют тем, что на систему севооборотов накладываются все другие звенья системы земледелия - обработка почвы, удобрения, сортосмена и семеноводство, защита растений и почв от эрозии, система машин, организация труда и др.
Системы севооборотов и характер чередования культур в различных хозяйствах определяются, прежде всего, ведущими отраслями в сочетании с дополнительными или побочными. Как правило, в систему севооборотов входят все три типа севооборотов (полевые, кормовые, специальные), обычно с их почвозащитными элементами. И поскольку характер использования земли во всех системах определяет структура посевных площадей, то соотношение посевных площадей в севооборотах отражается в названии самой системы земледелия (Пупонин и др., 1995). Так, полевые плодосменные, зернопаровые, зернопропашные, зернотравяные севообороты дали название соответствующим современным системам земледелия.
Кроме того, при построении схем севооборотов необходимо придерживаться принципов адаптивности, плодосменности, совместимости и самосовместимости, уплотненности, специализации, хозяйственно-экономической и биологической целесообразности (Баздырев и др., 2004, 2013). В развитие этих позиций адаптивно-ландшафтный подход позволяет найти экологическую нишу той или иной культуры, подобрать близкие по агроэкологическим требованиям группы культур для определенной категории земель. Как отмечает В.И. Кирюшин (1996), необходимо, исходя из биологических и агротехнических требований растений найти отвечающую им агроэкологическую обстановку или создать ее путем последовательной оптимизации лимитирующих факторов с учетом экологических ограничений техногенеза. Такое экологически обусловленное размещение культур наиболее эффективно в экономическом отношении и в наибольшей мере решает задачи предотвращения деградации агроландшафтов, поскольку учитывается средообразующее влияние культур и технологий их возделывания.
Разработка теоретических основ адаптивно-ландшафтных систем земледелия тесно связана с теорией и практикой современного севооборота (Кирюшин, 1996; Каштанов, 2000; Лошаков, 2006, 2012). Это, прежде всего, вопросы биоло-гизации и экологизации земледелия через расширение полевого травосеяния, посевов бобовых культур, промежуточных и сидеральных, а также культур, которые тесно переплетаются с вопросами организации системы почвозащитных и природоохранных севооборотов как основы современных технологий в агроланд-шафтных системах земледелия.
Основные положения современной теории севооборота были разработаны в рамках комплексной программы по разработке научных основ севооборотов в условиях интенсификации и специализации земледелия Координационного совета РАСХН (ВАСХНИЛ) по севооборотам под руководством профессора С.А. Воробьева, которые актуальны и в настоящее время. При этом плодосмену отводится главная роль: смена культур на полях при прочих равных условиях эффективнее их бессменного возделывания, и эффективность плодосмена тем выше, чем больше различия в биологии и технологии выращивания культур. Как отмечает В.Г. Лошаков (2006, 2012, 2016, 2017), даже при самом высоком уровне интенсификации земледелия: применение удобрений, пестицидов, регуляторов роста растений, средств механизации и мелиорации во всех зонах страны не могут заменить высокую эффективность научно-обоснованного чередования культур в севооборотах. Поэтому севооборот даже в условиях затяжного экономического кризиса остается основополагающим звеном современных систем земледелия и агротехнологий, базирующихся на принципах адаптивного использования достижений селекции растений, агрохимии в условиях экологически безопасного агроландшафта.
Многочисленные исследования, проведенные во всех регионах страны, показали, что научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур -залог высоких и устойчивых урожаев при одновременном сохранении плодородия почвы и охраны окружающей среды (Тулайков, 1963; Юферов, 1970; Бохиев и др., 1975, 2008; Воробьев, 1979, Листопадов, 1980, 2008; Нарциссов, 1982; Агеев, 1984; Корчагин, 1986, 2014; Шульмейстер, 1988; Неклюдов, 1990; Яшутин, Иост, 1994; Батудаев и др., 2004, 2005; Лошаков, 2006, 2012; Едимеичев, Романов, 2009; Лазарев, 2012; Дробышев, 2013; Воронин, 2016; Горянин, 2016).
Данные, полученные в длительных опытах как за рубежом: в Англии (Ро-тамстдем), Германии (Галле), Дании (Асков), так и на территории бывшего СССР: Харьковской и Полтавской опытных станций, Долгопрудного опытного поля и ТСХА неоспоримо и убедительно показали преимущество севооборотов перед бессменными посевами основных сельскохозяйственных культур (Доспехов, 1977; Воробьев, 1979; Нарциссов, 1982).
Причины чередования культур в посеве и необходимость их изучают давно, хотя в практике земледелия необходимость смены культур никогда не вызывала сомнений. Даже на заре земледелия, в период господства залежной и переложной систем, перерыв в посеве зерновых культур осуществляли путем оставления полей в залежь и перелог (Нарциссов, 1982).
Сведения о необходимости чередования культур имеются в трудах римских писателей, отмечавших, что после бобовых надо сеять зерновые хлеба. В связи с этим А.В. Советов (цит. по А.П. Батудаеву и др., 2005) отмечал, что они «...понимали все значение плодосменности в деле полевой культуры».
Научное обоснование чередования культур стало возможным с развитием естественных наук. Однако в разные времена и в зависимости от уровня развития агрономической науки ученые по-разному объясняли необходимость чередования культур (Кирюшин, 1996). Так, в начале XIX в. необходимость чередования сельскохозяйственных культур А. Тэер объяснял своей гумусовой теорией, согласно которой гумус считался единственным источником плодородия почвы, а обогащать почву гумусом и повышать ее плодородие могут только широколистные пропашные, бобовые культуры и кормовые травы. Позже эта необходимость уже рассматривалась с позиции теории минерального питания Ю. Ли-биха, т.е. с точки зрения одностороннего истощения почвы элементами питания и «полного их возврата» вынесенных с урожаем. В.Р. Вильямс (1939) и П.А. Косты-чев (1951) связывали снижение плодородия почвы при возделывании зерновых культур с ухудшением физических свойств, в особенности агрономически ценной структуры, из чего делался вывод о необходимости введения в севооборот смесей бобовых и злаковых трав, способных создавать такую структуру.
Д.Н. Прянишников в 1944 году пришел к выводу, который имеет место и остается справедливыми и в настоящее время, что «… причины, по которым правильное чередование растений в севообороте оказывается более продуктивным, чем непрерывное возделывание одной и той же культуры (или более или менее одинаковых по своим свойствам растений), многообразны, и их можно разделить на четыре группы - причины химического, физического, биологического и экономического порядка» (цит. по В.П. Нарциссову, 1982).
В связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства на первый план вышло устранение причин биологического порядка снижения урожайности сельскохозяйственных культур: развитие болезней, распространение специфических вредителей и сорняков, ухудшение питания растений, а также развитие патогенной микрофлоры (Воробьев, 1979; Нарциссов, 1982).
В конечном итоге сложился разносторонний подход к оценке роли севооборотов и их формированию, в основе которого лежат следующие критерии: регулирование режима органического вещества почвы и минеральных элементов питания; поддержание удовлетворительного структурного состояния почвы; регулирование водного баланса агроценозов; предотвращение процессов эрозии и дефляции; уменьшение засоренности посевов; регулирование фитосанитарного состояния почвы (Кирюшин, 1996).
Однако специализация и концентрация сельскохозяйственного производства приводит к необходимости высокого насыщения пашни определенными культурами в специализированных зонах их производства. В связи с чем, как отмечает В.И. Кирюшин (1996), возникают противоречия между плодосменом и специализацией земледелия, которые могут обостряться, если утрируются требования специализации или абсолютизируются те или иные положения теории севооборотов. Данные противоречия в определенной мере сглаживаются широким применением средств интенсификации и химизации: орошения, удобрений, средств защиты растений, биопрепаратов и использования новых высокопродуктивных сортов и гибридов, устойчивых к абиотическим и биотическим факторам. Так, С.А. Воробьев, В.Г. Лошаков, А.М. Четверня (1987) отмечают, что в исследованиях, проведенных в различных регионах страны, выявлена возможность и в отдельных случаях целесообразность применения повторных посевов сельскохозяйственных культур.
Н.Н. Смирнова (1982), обобщив большой экспериментальный материал как у нас в стране, так и за рубежом пришла к выводу, что в специализированных севооборотах доля зерновых при правильном чередовании отдельных видов, применении высоких норм удобрений, химических средств борьбы с сорняками и возбудителями болезней, при использовании пожнивных культур может быть доведена до 70-80%, а в отдельных случаях - до 100%.
Таким образом, как считает А.Ф. Неклюдов (1990), положительное действие научно обоснованного чередования культур при интенсификации земледелия не снижается, а вносит новые элементы в теорию и принципы построения севооборотов - те предшественники, которые раньше считались плохими, при высоком уровне агротехники становятся хорошими, а возможность расширения состава предшественников и повторных посевов позволяет специализировать севообороты.
Однако подавляющая часть посевов зерновых культур в нашей стране находится в зоне, недостаточно обеспеченной влагой, при отсутствии орошения. Здесь концентрация посевов зерновых связана с определенной площадью чистых и ранних занятых паров, а также других предшественников, смягчающих условия недостаточного влагообеспечения.
Содержание гумуса в почве
Особенно отчетливо отрицательное влияние паровой обработки можно наблюдать в опытах с бессменным паром (Кирюшин, Лебедева, 1972; Пономарева, Плотникова, 1980; Лыков, 1985; Когут, 1986; Олифер и др., 1989; Неклю-дов,1990; Завьялова, 2010; Барре и др., 2011; Семенов. Когут, 2015; Persson, Mat-son, 1988; Hirsch et al., 2009). Так, в длительных опытах ТСХА при бессменном паровании в течение 60 лет дерново-подзолистая почва опытного участка потеряла около половины запасов органического вещества при средних ежегодных потерях 6-9 ц/га (Лыков, 1985). В.В. Пономарева, Т.А. Плотникова (1980) установили, что процесс разрушения органического вещества в бессменном пару идет в 4-5 раз быстрее, чем на полях с возделыванием культурных растений. На разных этапах бессменного парования среднегодовые потери гумуса могут существенно различаться. По данным Почвенного института им. В.В. Докучаева (Рекомендации..., 1984) в Центрально-Черноземной зоне чернозем типичный, в условиях длительного пара в первые 12 лет терял по 3 т/га гумуса в год, в следующие 5 лет - по 1 тонне. За 20 лет парования почва резко истощилась и достигла предельного, минимального для данных биоклиматических условий содержания гумуса - 5,3%. Результаты наших наблюдений указали на неоднозначность влияния способа использования пашни на гумусное состояние каштановой почвы после 12 лет (Батудаев и др. 2004, 2005, 2007). Так, за данный период биологические потери гумуса при бессменном паровании составили 7,6 и 15,2% в слое 0-20 и 20-30 см соответственно (табл. 9). При использовании пашни в севообороте наблюдалась тенденция к незначительному уменьшению количества гумуса порядка 2% относительно исходного уровня. Вывод пашни в залежь за этот же период времени значительно увеличил содержание гумуса, особенно в верхнем 0-20 см слое - на 22,3%, в нижнем - повышение менее существенно, но достоверно превосходило другие варианты опыта.
Низкое содержание гумуса, отмеченное на всех вариантах опыта в слое 30-40 см, связано со своеобразием биоклиматических условий, определяющих провинциальные особенности накопления органического вещества сухостепных почв Бурятии. Как отмечают исследователи, неглубокое проникновение корневой массы растений обусловливает не только укороченный профиль гумусового горизонта каштановых почв, но и сосредоточенность основного запаса гумуса в верхнем 0-20-30 см слое (Уфимцева, 1960; Ногина, 1964; Ишигенов, 1972, 1982; Чимит-доржиева, 1990, 2016; Пигарева, Корсунова, Пьянкова, 2008).
Аналогично гумусу изменялось содержание общего азота в зависимости от способа использования пашни (табл. 10). Уменьшение содержания общего азота почвы за 12 лет в слое 0-20 см и 20-30 см на бессменном пару относительно исходного уровня составило 14,8 и 20,6%, напротив, его увеличение в залежи произошло соответственно на 31,5 и 19,1% при незначительном уменьшении азота при использовании пашни в севообороте.
В целом за 12-летний период бессменного парования потери гумуса и азота в слое 0-30 см составили соответственно 8,80 и 1,23 т/га, со среднегодовыми темпами минерализации 733 и 103 кг/га (приложение 3). Снижение запасов гумуса и азота за этот же период в традиционном 4-польном севообороте без применения удобрений в паровом поле незначительно - 1,63 и 0,20 т/га со среднегодовыми темпами - 136 и 17 кг/га. Повышение запасов гумуса и общего азота при выводе пашни в залежь произошло на 13,12 и 1,84 т/га со среднегодовым приростом 1093 и 153 кг/га.
Результаты 29-летней выборки по оценке содержания гумуса почвы в зависимости от характера использования позволили выявить типичную для каждого варианта панораму изменений.
Содержание гумуса в почве бессменного пара за почти тридцатилетний период достоверно снижалось и в среднем достигло 1,26 ± 0,02% с границей минимального уровня 1,23% при высокой устойчивости уменьшения (табл. 11). Подобная направленность снижения подтвердила схожие результаты многолетних опытов с бессменным паром в европейской части (Лыков, 1985; Когут, 1998; Завьялова, 2010) и Западной Сибири (Гнатовский, 1991; Шарков, Данилова, 2010). Достоверно меньшее снижение гумуса в почве выявлено при вовлечении пашни в севооборот, содержание которого за двадцатидевятилетний период в среднем составило 1,45 ± 0,03% с границей верхнего предела величины 1,50% при незначительной вариабельности. Согласно общепризнанному мнению более устойчивое содержание гумуса в почве севооборота связано с возможностью поступления дополнительных источников углерода в виде стерневых и пожнивных остатков с последующей минерализацией и пополнением гумуса на уровне необходимом в поддержании равновесного состояния вещества и энергии (Шатилов и др., 2004; Савич и др., 2010). В этом проявлении оценок отклик залежи на изменение гумуса в почве стоит особняком и почти за тридцатилетний период оказал достоверно позитивный эффект. Содержание гумуса в почве оказалось значимо выше исходного и в среднем составило 1,98 ± 0,05% с диапазоном и значениями лимитов, превышающих количество на других вариантах с высокой устойчивостью величин. Ключевая роль в повышении содержания гумуса почвы с увеличением возраста залежи, отводится массовым демутационным явлениям и наличию обильной корневой и надземной массы с высоким накоплением углеродсодержащих соединений в прикорневой зоне, что детально изучено в исследованиях О.Ю. Давыдовой (2006).
Многолетняя динамика содержания гумуса в крайних вариантах опыта подтвердило мнение Б.М. Когута и др. (2011) о стремлении углерода залежи к «динамическому равновесию» и приближении «квазистационарного состояния» гумуса в почве бессменного пара (приложение 4). По В.М. Семенову, Б.М. Когуту (2015) «квазистационарное состояние» органического вещества почвы бессменного пара наступает тогда, когда инерционность в системе настолько велика, что изменения в валовом содержании гумуса идут крайне медленно и, как правило, аналитически не фиксируются. При этом авторы отмечают, что отсутствие в почве бессменного пара монотонно убывающей динамики органического углерода в результате биохимических потерь свидетельствует о наличии каких-то неучтенных источников компенсации органического углерода, используемого на поддержание текущей микробной деятельности.
Составление адекватного прогноза изменения содержания гумуса в зависимости от разного использования пашни для принятия превентивных мер по восстановлению и рациональному использованию каштановых почв на современном этапе является достаточно важным. При этом увеличению точности эмпирических моделей способствует длительность проведения полевых опытов, большая выборка данных во времени (Сиротенко и др., 2002; Романенков, 2011; Барре и др., 2011; Рыжова, 2011; Чертов, Комаров, 2013).
Динамика изменения содержания гумуса на вариантах разного использования пашни отражена на рисунке 3 и аппроксимировалась экспоненциальными регрессионными уравнениями первого порядка, которые отличались высокой прогностической значимостью (табл.12).
Скорость снижения гумуса почвы в условиях бессменного пара составила k = 0,008 год -1. Кинетика снижения гумуса почвы при соблюдении севооборотов оказалась почти втрое ниже и аппроксимировалась моделью экспоненциальной регрессии с константой скорости k = 0,003 год -1. Константа скорости пополнения гумуса почвы залежи составила k = 0,008 в год и оказалась обратно пропорциональной константе скорости снижения гумуса в бессменном пару.
Изменение агрохимических показателей по почвенному профилю
С химической точки зрения почвообразовательный процесс представляет собой постоянную миграцию химических элементов, а отдельные его стадии, характеризующие тип и подтип почв, имеют свои особенности перераспределения, выноса и накопления продуктов почвообразования. При сельскохозяйственном использовании различных типов почв существенные изменения претерпевает их почвенный поглощающий комплекс (ППК), состав которого определяет многие свойства почв. Установлено, что состав обменных катионов в ППК оказывает влияние на структуру почвы, физические и физико-механические свойства, водно-воздушный, питательные режимы и в целом определяет уровень плодородия почв и урожайности культур (Муха, 2004). Вследствие этого изучение воздействия сельскохозяйственного использования на трансформацию химических свойств почв имеет исключительную актуальность, поскольку позволяет выявить изменения генетического характера.
При 37-летнем различном сельскохозяйственном воздействии каштановой почвы Кулундинской степи по-разному изменяются их физико-химические свойства (Семендяева, 2011). В пахотных горизонтах уменьшается емкость поглощения. При этом снижается доля поглощенного кальция и увеличивается доля поглощенного магния, что способствует усилению солонцеватости всего профиля. Снижается величина рН и степень насыщенности основаниями.
Как показали результаты наших исследований (табл. 36), реакция среды в верхних горизонтах во всех изучаемых вариантах близка к нейтральной (рНвод -6,8-7,2), а в нижних при переходе в карбонатные горизонты - щелочная (рНвод -7,7-8,2), что соответствовало особенностям каштановых почв Бурятии (Ишиге-нов, 1972; Цыбжитов и др., 1999).
Наблюдалась тенденция снижения величины рН в верхних горизонтах бессменного пара относительно варианта вывода пашни в залежь. Как известно гумусовый горизонт каштановых почв Бурятии формируется в условиях недостаточного поступления исходных гумусообразователей (Чимитдоржиева, 1990; Цыбжитов и др., 1999; Меркушева и др., 2008).
Основным источником свежего органического вещества является корневая система естественных фитоцеозов, развивающаяся преимущественно в верхнем гумусовом горизонте. С одной стороны, жесткие биоклиматические условия, высокая лигнифицированность растительных остатков замедляют процессы разложения и гумификации, с другой - значительная степень минерализации новообразованных органических соединений тормозит обновление гумусовых веществ. Еще меньше поступает органических веществ в пахотные почвы - в среднем 5 т/га корневых и стерневых остатков культурных растений.
При этом меньшее поступление свежего органического вещества обуславливало и самое низкое содержание гумуса каштановой почвы. Через 29 лет бессменного парования содержание гумуса в пахотном горизонте составило - 1,39%, в подпахотном 1,18%, что связано усилением биологической минерализацией органического вещества в результате интенсивных обработок при постоянном дефиците свежего органического вещества. В горизонте В1 содержание гумуса составило -0,87 %, а в горизонтах В2к и ВСк - 0,50 и 0,34%. 8
В зернопаровом севообороте содержание гумуса в Апах составило 1,59%, в подпахотном - 1,31%, что соответственно выше бессменного пара на 14,4 и 11,0%. Это связано, главным образом, регулярным поступлением в почву корневых и стерневых остатков зерновых культур. Вниз по профилю содержание гумуса также уменьшалось, достигая в горизонте ВСк - 0,34%. В залежи при постоянном количестве гумусообразователей содержание гумуса существенно выше относительно как бессменного пара, так и зернопарового севооборота по всему почвенному профилю. В горизонте А его количество составило 2,13%, в Ап/пах - 1,65%, что превосходило бессменный пар соответсвенно на 53,3 39,8%. В горизонте В1 содержание гумуса составило - 1,16% и в горизонтах В2к и ВСк - 0,74 и 0,41%.
Особенности каштановых почв Бурятии: легкий гранулометрический состав и низкое содержание гумуса обуславливают невысокую сумму Са + Mg (колебания по профилю от 9 до 20 мг-экв/100 г почвы), которая составляет основу почвенного поглощающего комплекса, и она практически соответствует емкости поглощения (Ишигенов, 1972; Цыбжитов и др., 1999). В составе ППК основная роль принадлежит кальцию, его содержание в верхних гумусовых горизонтах составляет 6-18 мг-экв и превышает содержание магния в 2-4 раза.
Как показали наши исследования, наибольшая сумма поглощенных оснований отмечалась в почве залежи, где она в Апах составила 16,1 мг-экв/100 г почвы, постепенно снижаясь по профилю до 9,9 мг-экв/100 г почвы в ВСк. Под бессменным паром и севооборотом данная величина в Апах меньше на 47,7 и 26,8% и опускалась в ВСк до 5,8 и 7,5 мг-экв/100 г почвы соответственно. В составе поглощенных оснований преобладал катион кальция, на долю которого приходилось по почвенному профилю в бессменном пару 66,2-80,7%, в севообороте - 66,9-71,7 и залежи - 70,1-75,2%. Роль обменного магния несколько возрастала в нижних горизонтах во всех вариантах опыта, где он составил 29-34%. При этом наибольшее количество обменного магния отмечалось в почве залежи, а наименьшее в бессменном пару.
Длительное сельскохозяйственное использование сопровождается нарушением баланса питательных веществ, так как часть растительной продукции отчуждается с урожаем, а с ним удаляются минеральные вещества и органические соединения (Минеев и др., 1999). При этом, как правило, в земледелии складывается дефицитный баланс не только азота, но и таких биогенных элементов как фосфора и калия. В условиях хорошего фосфорного и калийного питания повышается устойчивость растений к заболеваниям и неблагоприятным факторам внешней среды, увеличивается урожай и качество растениеводческой продукции. Кроме того, данные элементы благоприятно влияют на физические и биологические свойства почвы, способствуют протеканию коллоидно-химических и бактериальных процессов. Почвы, обогащенные фосфором и калием, отличаются хорошим структурным состоянием и высокой биологической активностью. 0
Основное значение в питании растений этими элементами принадлежит подвижному фосфору (Р2О5) и обменному калию (К2О), которые накапливаются в почвенном поглощающем комплексе. Их содержание при сельскохозяйственном использовании, главным образом, зависит от генетических особенностей почвы, погодных условий, возделываемой культуры, обработки почвы, применения удобрений и т.д.
По обобщенным данным Т.П. Лапухина (2000), каштановые почвы Бурятии в верхних горизонтах содержат Р2О5 - 20,9 ± 5,55 мг/100 г (по Чирикову) и 1,5 ± 0,3 мг/100 г (по Мачигину), К2О - 9,0 ± 1,1 мг/100 г (по Чирикову) и 10,5 ± 0,8 мг/100 г (по Мачигину). Следовательно, обеспеченность каштановых почв доступным фосфором по Чирикову - высокая, по Мачигину - низкая; обменным калием по Чирикову - повышенная, а по Мачигину - средняя. Абсолютные значения, определенные методом Ф.В. Чирикова, по профилю каштановой почвы подвижного фосфора варьируют от 8,5 до 32,5 мг/100 г, обменного калия от 6,2 до 18,0 мг/100 г (Ишигенов,1972; Цыбжитов и др., 1999).
В условиях стационара определение подвижных форм фосфора и калия за 29-летний период проведено по методу Ф.В. Чирикова. Колебания по вариантам опыта составило подвижного фосфора 8,3-27,4 мг/100 г, обменного калия 3,8-12,6 мг/100 г. По профилю почвы содержание подвижных форм фосфора и калия постепенно уменьшалось.
Обеспеченность по почвенному профилю подвижным фосфором уменьшалось в залежи и севообороте от очень высокого в Апах (24,9-27,4 мг/100 г ) до повышенного в горизонтах В2к и ВСк (10,3-14,2 мг/100 г), а в бессменном пару соответственно от высокого (16,5 мг/100 г ) до среднего (8,3-9,1 мг/100 г). Наибольшее содержание Р2О5 отмечалось в почве залежи, где в Апах оно составило 27,4 мг/100 г и превышало пахотные горизонты бессменного пара и севооборота на 66,1 и 22,3% соответственно. Превышение в содержании подвижного фосфора в почве залежи относительно вариантов с обработкой почвы отмечено во всех горизонтах. Это, прежде всего, связано с увеличением содержанием в почве гумуса. По мнению Л.В. Бурлаковой (1984), в почвах с высоким содержанием гумуса растения лучше обеспечиваются фосфором, поскольку образующиеся при минерализации органического вещества углекислота, гуминовые и фульвокислоты оказывают растворяющее действия на труднорастворимые соединения фосфора.
Содержание обменного калия по профилю почвы уменьшалось в залежи и севообороте от высокого (11,5-12,6 мг/100 г) в Апах до среднего (5,1-7,0 мг/100 г) в горизонтах В2к и ВСк. В бессменном пару обеспеченность К2О падала от повышенного (9,7 мг/100 г) до низкого (3,89 мг/100 г). Наибольшее содержание обменного калия отмечалось в почве залежи, где в пахотном горизонте оно составило 12,6 мг/100 г, в подпахотном - 10,9, В1 - 8,7, В2к - 7,0 и ВСк - 5,4 мг/100 г, что соответственно выше аналогичных горизонтов севооборота и залежи на 9,6 и 22,9%, 6,9 и 29,7; 11,5 и 29,9; 22,8 и 40,0; 5,9 и 42,1%.
Между агрохимическими показателями вариантов опыта характера использования пашни: содержанием гумуса, суммой поглощенных оснований, количеством подвижных форм фосфора и калия существовали тесные корреляционные связи, что наиболее адекватно и достоверно объясняло полученные изменения в результате различного 29-летнего сельскохозяйственного использования каштановой почвы. Так, установлены высокие достоверные связи (tф tst) содержания гумуса с суммой поглощенных оснований (0,83 ± 0,15), с содержанием подвижного Р2О5 (0,95 ± 0,09) и обменного К2О (0,98 ± 0,05). Выявлены высокие связи суммы поглощенных оснований с содержанием подвижного фосфора (0,90 ± 0,12) и обменного калия (0,85 ± 0,14). Между подвижными формами Р2О5 и К2О, также обнаружена сильная корреляция (0,96 ± 0,08).
В целом, вывод пашни в залежь восстанавливает потенциальное плодородие каштановой почвы. В пахотном горизонте 29-летней залежи наилучшие агрохимические показатели: содержание гумуса (2,13%), сумма поглощенных оснований (16,1 мг-экв/100), содержание подвижного фосфора (27,4 мг/100 г) и обменного калия (12,6 мг/100 г). Бессменное парование ведет к ухудшению агрохимических свойств почвы. Так в Апах: содержание гумуса (1,39%), сумма поглощенных оснований (10,9 мг-экв/100 ), содержание подвижного фосфора (17,5 мг/100 г) и обменного калия (9,7 мг/100 г).
Экономическая оценка: вклад в покрытие постоянных издержек и конкурентоспособность культур
Цель производства любой сельскохозяйственной культуры - получение максимальной прибыли от реализации полученной продукции или реализации продукции животноводства, полученной от использования произведенных кормов. В условиях рынка за производственные факторы - земля, рабочая сила, капитал конкурируют различные культуры или технологии. В связи с чем, их конкурентоспособность вытекает из отношения ВППИ (вклад в покрытие постоянных издержек) оцениваемой культуры или технологии к ВППИ конкурирующих. ВППИ равен разности между стоимостью реализованной продукции и величиной переменных издержек (Шпаар и др., 2008). Результат выражается в денежных единицах на единицу площади. Соответственно максимальный ВППИ свидетельствует о преимуществе данной культуры или технологии возделывания в использовании ограниченных факторов производства. Однако конкурентоспособность или относительное преимущество можно определять не только путем прямого сравнения ВППИ, но и на основе определения равновесной урожайности (РУ). По уровню РУ определяют насколько надо повысить урожай сравниваемой культуры, чтобы она могла конкурировать с основной возделываемой в зоне культурой. Равновесную урожайность вычисляют по следующей формуле:
РУск = Уск + (ВППИк - ВППИск)/ РЦск,
где РУск - равновесная урожайность сравниваемой культуры, ц/га; Уск - урожайность сравниваемой культуры, ц/га; ВППИк - вклад в покрытие постоянных издержек основной культуры возделываемой в зоне, руб./га; ВППИск - вклад в покрытие постоянных издержек сравниваемой культуры, руб./га; РЦск - реализуемая цена единицы урожая сравниваемой культуры, руб.
По показателям ВППИ все культуры севооборотов в МО-3 по всем предшественникам показали, что в состоянии вносить положительный вклад в покрытие постоянных издержек (табл. 64). По абсолютной величине самой конкурентоспособной культурой севооборота оказался овес на зеленую массу, возделываемый в замыкающем поле, как на неудобренном фоне (15118 руб./га), так и при применении удобрений (17694 руб./га).
Среди зерновых культур, высеваемых по чистому пару, лучший ВППИ отмечен на яровой ржи, который составил на неудобренном фоне - 10672 руб./га, орга-номинеральном - 11526 руб./га, что выше яровой пшеницы по этому предшественнику соответственно на 13,0 и 11,8%. ВППИ яровой пшеницы по чистому пару превосходил вклад в покрытие постоянных издержек яровую пшеницу по занятому и сидеральному донниковым парам по обоим фона удобренности. ВППИ зерновых культур по паровым предшественникам значительно в 2-2,5 раза превосходил ВППИ овса на зерно по стерневому фону. По величине равновесной урожайности конкурентоспособность культур севооборотов со сравниваемой основной культурой (яровая пшеница по чистому пару) различна. Среди всех культур в плане конкурентоспособности яровой пшенице особенно выделялись яровая рожь и кормовые (овес, овес + донник на зеленую массу), где РУ оказались меньше среднемно-голетних соответственно на 1,2 ц/га и 20,4-50,4 ц/га. По уровню равновесной урожайности яровая пшеница по донниковым парам незначительно (на 0,5-1,0 ц/га) уступала по конкурентоспособности яровой пшенице по чистому пару. Самая низкая конкурентоспособность отмечена в посевах овса на зерно по стерневым предшественникам. Для его конкурентоспособности необходимо получать на 5,5-6,4 ц/га на неудобренном фоне и на 6,9-7,9 ц/га на неудобренном больше урожая зерна относительно среднемноголетних значений.
Экономическая оценка конкурентоспособности культур зернопарового севооборота по разным почвобработкам показала безальтернативность возделывания яровой пшеницы по комбинированной системе обработки чистого пара (табл. 65). ВППИ пшеницы в варианте с комбинированной обработкой составил 9300 руб/га на неудобренном и 12152 руб./га на минеральном фоне, что соответственно на 402 и 596 руб./га выше возделывания яровой пшеницы по отвальному фону. Более низкие издержки производства пшеницы при плоскорезных обработках не компенсируют цену реализации получаемой продукции - ВППИ на 2020-2178 и 2286-2696 руб./га ниже соответственно на обработках без оборота пласта на 20-22 см и 12-14 см. Равновесный урожай на отвальной вспашке должен быть больше среднемноголетнего на 0,4-0,5 ц/га и на плоскорезных системах соответственно на 2,0-2,3 и 2,2-2,7 ц/га.
Конкурентоспособность второго и третьего поля севооборота по всем системам обработке почвы значительно ниже яровой пшеницы по комбинированной обработки чистого пара. Равновесная урожайность овса на зерно должна составлять 15,9-16,4 ц/га на неудобренном фоне и 23,1-23,5 ц/га на минеральном. Равновесная урожайность овса на зеленую массу соответственно 76,9-78,9 ц/га и 119,8-121,9 ц/га. В разрезе полей лучшие показатели конкурентоспособности у варианта с отвальной вспашкой - вклад в покрытие постоянных издержек здесь выше, чем плоскорезных систем, что связано с большей продуктивностью культур и стоимостью реализуемой продукции.
Экономическая оценка конкурентоспособности культур зернопарового севооборота при длительном применении удобрений сравнивали с урожайностью яровой пшеницы с внесением N40P40 (табл. 66). Анализ экономических показателей свидетельствовал о высокой эффективности применяемых удобрений относительно вариантов без применения удобрений и внесения малой дозы фосфора (Р20) на всех культурах севооборота. Для получения конкурентоспособной продукции на данных вариантах необходимо увеличить урожайность зерна пшеницы на 3,0-3,9 ц/га, зерна овса на 13,8-15,3 ц/га и зерносенажа овса - 54,0-55,2 ц/га.
Высокий ВППИ отмечался на варианте пшеницы с внесением органомине-рального удобрения - 17140 руб./га. Конкурентоспособным видом удобрения на яровой пшенице оказалось органическое удобрение при внесении навоза в дозе 40 т/га (ВППИ - 16898 руб./га).
Применение полного минерального удобрения позволяло получать более высокую стоимость продукции, но издержки связанные с ценой и внесением промышленных туков, уменьшали ВППИ до 15774 руб./га, с увеличением равновесной урожайности относительно средней на 1,2 ц/га. Лучший ВППИ, а равно более высокие конкурентоспособность и продуктивность изучаемых систем удобрений овса на зерно и на зерносенаж получены на вариантах органического и органоминерального применения удобрений.