Эффективность чистого и занятого пара в звене севооборота при различных приемах основной обработки почвы в степной зоне Северного Казахстана

Интенсификация земледелия является решающим фактором в повышении стабильности зернового производства. Вместе с тем интенсивное использование пашни должно обеспечивать надежную защиту почв от ветровой и водной эрозии, способствовать сохранению и повышению их плодородия. Чтобы достичь подобного равновесия необходимо наряду с применением средств химизации совершенствовать составные звенья зональных систем земледелия.

Наиболее остро эта проблема стоит в почвозащитном земледелии, основой которого являются короткоротационные севообороты с полем чистого пара. Высокая их насыщенность зерновыми и ограниченный набор других культур предъявляют к паровому предшественнику повышенные требования, связанные с получением высоких урожаев и стабильной продуктивностью севооборота в целом.

Актуальность темы

Чистый пар в степной зоне является основным предшественником для выращивания яровой пшеницы. В районах Северного Казахстана он должен обеспечивать урожайность первой культуры на уровне 20−25 ц, второй — не менее 15 ц/га. Однако зональная технология парования зачастую не способна создать для этого необходимых почвенных условий. Она приводит к активной минерализации гумуса и потере потенциального плодородия, избыточному накоплению нитратов и несбалансированному азотно-фосфорному питанию, разрушению почвенной структуры и проявлению эрозии. В совокупности эти недостатки значительно снижают отдачу от чистого пара: падает стабильность урожаев первой культуры, нередко ее продуктивность находится на уровне непаровых предшественников, полученная прибавка зерна существенно ниже нормативной, сокращается период последействия пара, а в отдельные годы его влияние не прослеживается вовсе.

В этой связи разработка мероприятий, направленных на устранение отрицательных сторон парования или сведение их действия к минимуму, является актуальной проблемой почвозащитного земледелия. Ее решение выполнялось в соответствии с программой исследований по заданию 03.02 (гос. регистрационный № 1 860 022 870) «Разработать и внедрить почвозащитные интенсивные энергосберегающие технологии возделывания яровой пшеницы по чистому пару и второй культуры после пара при максимальном использовании почвенно-климатических ресурсов» .

Цель и задачи исследований. Целью работы являлось определение эффективности различных технологий подготовки парового поля на фоне усовершенствованных приемов обработки почвы и их влияния на продуктивность парового звена севооборота. В связи с этим решались следующие задачи:

— установить значение летних паровых поверхностных обработок в формировании мульчирующего слоя, гидротермического режима и провокационного фона для прорастания сорняков;

— изучить влияние чистого и занятого кулисных паров при различных сроках и приемах основной обработки почвы на элементы плодородия, урожай и качество зерна яровой пшеницы;

— выявить особенности питательного режима и изменения содержание гумуса, а также микробиологической деятельности под различными видами паров;

— определить противоэрозионный и сороочищающий эффект при различных технологиях парования;

— установить продуктивность повторных посевов пшеницы в зависимости от орудий и приемов осенней обработки почвы;

— дать биоэнергетическую оценку различным технологиям парования и системам основной обработки почвы в звене севооборота.

Научная новизна работы. В засушливых условиях подзоны южных черноземов проведена сравнительная оценка различных технологий подготовки кулисного пара, чистого и занятого с летним посевом горохоовсяной смеси.

Показана эффективность занятого пара на фоне внесения азотно-фосфорных удобрений. Выявлена положительная роль парозанимающей культуры в накоплении и сохранении почвенной влаги, подавлении сорной растительности, регулировании питательного режима и микробиологической деятельности. Определены особенности азотного режима при различных технологиях парования, связанные с накоплением нитратов и их миграцией по почвенному профилю. Изучена роль способов подготовки парового поля в его устойчивости к ветровой эрозии. Экспериментально доказано положительное влияние занятого пара на содержание гумуса и сохранение почвенного плодородия. Впервые установлено влияние системы летних паровых поверхностных рыхлений на гидротермический режим почвы и эффективность провокационного фона. Получены новые данные по технологиям обработки чистого и занятого паров, а также различным орудиям и приемам осенней обработки под повторный посев пшеницы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Технология подготовки занятого кулисного пара, обеспечивающая сохранение плодородия почвы и более высокую продуктивность пашни за счет получения дополнительной продукции в паровом поле и повышения урожайности первой пшеницы. .

2. Научное обоснование системы поверхностных рыхлений парового поля для формирования мульчирующего слоя и эффективного провокационного фона против сорных растений.

3. Агрономическая оценка орудий и приемов осенней обработки почвы под повторный посев пшеницы в паровом трехпольном звене севооборота.

Практическая ценность работы. Внедрение предложенной технологии подготовки занятого кулисного пара позволяет более продуктивно использовать пашню в севооборотах за счет получения зеленой продукции парозанимающей культуры (165 ц/га) и повышения урожайности первой пшеницы на 1,2−1,8 ц/га. Посев парозанимающей культуры усиливает почвозащитную способность парующей почвы, стабилизирует содержание гумуса и сохраняет почвенное плодородие, биологически закрепляет нитраты и улучшает экологическую обстановку в севообороте.

Применение системы поверхностных рыхлений в летний период парования, обеспечивающей высокий противоэрозионный и сороочищающий эффект. Использование стоек «Параплау» для обработки почвы под вторую пшеницу в условиях сухой осени способствует получению не глыбистой зяби, сокращает количество операций в предпосевной период, лучше сохраняет почвенную влагу и повышает урожай зерна на 1,1 — 1,8 ц/га.

Реализация предполагаемых технологий парования и приемов обработки почвы обеспечивает высокую энергетическую эффективность, экономию материальных и трудовых ресурсов на единицу продукции, стабилизирует производство зерна в севообороте. Результаты исследований могут быть использованы для совершенствования почвозащитной системы земледелия в подзоне южных черноземов Северного Казахстана.

Реализация результатов исследований. Основные положения диссертации прошли широкую производственную проверку в условиях засушливой (зона обыкновенных и южных черноземов) и сухой степи (подзона темно-каштановых почв). Результаты исследований автора используются в учебном процессе агрономического факультета Аграрно-технологического института Костанайского государственного университета.

Апробация работы и публикации. Результаты исследований докладывались во Всесоюзной школе молодых ученых и специалистов (Москва, 1989), на конференции молодых ученых в Кустанайском НИИСХ (1988), на 8-й научно-практической конференции ЦелинНИИМЭСХ (Кустанай, 1992), международных научно-практических конференциях (Акмола, 1997; Кокшетау, 1999), совещаниях и конференциях в Костанайском СХИ (1989, 1991, 1996, 1999, 2001, 2002).По теме диссертации опубликовано тринадцать работ общим объемом 3,2 п.л.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

В степной зоне Казахстана применяется почвозащитная система земледелия, разработанная Казахским НИИ зернового хозяйства имени А. И. Бараева /153, 155/. Ее внедрение в производство позволило предотвратить процессы ветровой эрозии почв, сохранить их плодородие, улучшить водный режим и повысить урожайность зерновых культур на 1,7.3,8 ц/га /42, 193/. В настоящее время эта система или отдельные ее элементы широко используются в сопредельных засушливых регионах Российской Федерации: на юге Западной Сибири /97, 131, 154/, Южном Урале /13, 114, 216/, в Поволжье /95, 104, 225/. Полученная прибавка зерна при этом составляет от 1,2−3,5 до 5−7 ц/га /11, 72, 120, 190/.

Ведущим звеном почвозащитной системы земледелия являются зернопаровые севообороты с короткой ротацией и обязательным полем чистого пара /3, 41, 89, 105, 143, 234, 235/. Паровое поле в степной зоне определяет влагообеспеченность посевов, их чистоту от сорной растительности, пищевой, фитосанитарный и микробиологические режимы. Его действие распространяется на все культуры, формируя продуктивность севооборота в целом/1, 37, 45, 106, 119, 128, 205, 236/. В связи с этим паровому предшественнику отводится ведущая роль в структуре посевов. Удельный вес пара в лесостепной черноземной зоне должен составлять до 20% от площади пашни, в степной — 25%, в сухостепной с каштановыми и светло-каштановыми почвами до 33% /157−159/.

Анализ структуры посевных площадей за последние годы показывает, что фактическая площадь чистых паров в этих регионах практически соответствует требованиям зональных систем земледелия /43, 63, 139, 174, 175/. В Казахстане паровое поле занимает 5,6 млн. га с дифференциацией удельного веса по зонам от 10 до 33% и средним значением по республике 17.20% /198/. В целом по Сибири под пары отводится до 4,2 млн. га или 14% всей пашни, что соответствует оптимальному уровню при сложившейся интенсификации земледелия /91/. Из них более 1,0 млн. га находится в Алтайском крае, где в засушливых районах доля пара составляет 15−20% /245/. В Омской области чистые пары занимают около 750 тыс. га, а в степной зоне их площадь доведена до оптимального значения — 18% /133/. Стабильна площадь парового предшественника в Курганской области, где ежегодно под паром находится не менее 14−15% пашни /44/. Аналогичная ситуация с парами складывается также в земледелии Южного Урала и Поволжья /85,150/.

Однако увеличение и оптимизация площади пара в структуре посевов не всегда сопровождаются соответствующим ростом продуктивности пашни, а в отдельных случаях отмечается даже отрицательный эффект. Так, в условиях Северного Казахстана чистый пар занимал в среднем в 1966;1972 гг. — 16,4% пашни, В 1973;1980 гг. — 12,2 и в 1981;1987 гг. — 17,0%, а выход зерна с 1 га составлял соответственно 8,1, 8,6 и 7,4 центнера/232/. В земледелии Приуралья за годы десятой и одиннадцатой пятилеток доля паров в пашне достигала 10 и 12%, а средняя урожайность зерновых культур была соответственно 10,1 и 7,4ц/га. К середине 80-х годов их площадь была увеличена до 400 тыс. га, но при этом валовое производство зерна снизилось на 224 тыс. т /25/. Подобная тенденция характерна и для основных земледельческих районов России. В Омской области среднегодовое производство зерна в восьмидесятые годы (1981;1988 гг.) сократилось на 70 тыс. тонн по сравнению с предыдущим десятилетием. В первом случае удельный вес пара в пашне составлял 16%, во втором — только 12% /126/. Резкое повышение площади чистых паров в Саратовской области, за период с 1981;1985 по 1986 — 1990 гг. они были увеличены на 60%, сопровождалось низкими темпами роста урожайности сельскохозяйственных культур /118/. В целом по Поволжскому региону за последние 5 лет размер паров был увеличен вдвое, а выход зерна с гектара пашни сократился /135/. Такие же явления отмечены и во многих других зерносеющих районах с засушливым климатом /26, 29, 86, 121/.

Сложившуюся ситуацию многие авторы связывают с недостаточной эффективностью чистого пара/83, 103, 144, 151, 191/. Низкая отдача от чистых паров в Северном Казахстане стала предметом обсуждения на заседании Президиума Ц/. ВАСХНИЛ /32/. Основанием для этого послужило отсутствие V или слабый рост урожайности яровой пшеницы по пару. Так, на южных черноземах ОПХ КазНИИЗХ им. А. И. Бараева ее уровень в среднем за 19 681 976 гг. составлял 18,8 ц/га, 1976;1980 гг. — 16,5, 1981;1985 гг. — 17,1, 1985;1989 гг. — 17,4 ц/га /195. 232/. Подтверждается это и данными Кустанайского НИИСХ, здесь за 1972;1980 гг. было получено 17,1 ц/га, 1981;1985 гг., — 15,3, 1986;1990 гг. — 14,2 ц/га /38. 39/. В степной зоне Омской области на обыкновенных черноземах урожайность по пару в севооборотах с различной ротацией равнялась в среднем 19,1 ц/га /133/. В целом же по области за последние 15 лет она оставалась на одном уровне — 15−16 ц/га в засушливые годы и 18−19 ц/га — в умеренно-благоприятные /126/. В Алтайском крае эта величина не превышает 17 ц/га /66/, в сухой степи Южного Урала — 12,5 ц/га /183/.

Чистый пар также не всегда обеспечивает стабильность урожаев первой культуры. Так, на темно-каштановых почвах Приуралья в среднем за 11 лет сбор зерна яровой пшеницы по пару составил 12,3 ц/га с колебаниями от 1,1 до 25,1 ц/га /232/. В подзоне южных черноземов Кустанайской области за 19 811 990 гг. эти показатели были аналогичными — 14,7, 2,2 и 21,5 ц/га /39/. За предыдущее десятилетие урожайность составила в засушливые годы — 10,3 ц/га, средние — 17,2, благоприятные — 26, 1 ц/га /38/. По данным КазНИИЗХ в среднем за 5 лет колебания оказались не столь значительны, однако разница в урожае остается практически двукратной — от 11,5 до 22,4 ц/га /195/. В черноземной степи Омской области варьирование урожайности в течение 5 лет уменьшается до 40%, но разница между группой холодных и относительно жарких лет достигает, в зависимости от обработки пара, 10,7. 11,4 ц/га /130, 133/.

Неустойчивость урожаев по чистому пару уменьшает его преимущество перед зябью. В среднем по Казахстану нормативная прибавка зерна яровой пшеницы по пару составляет 5 ц/га, фактически же она не превышает 1,5.2 ц/га /55/. По данным длительных исследований КазНИИЗХ в северных районах республики на южных черноземах преимущество в урожайности первой пшеницы над второй ограничивается 2,3.3,2 ц/га /192, 195, 233/. В умеренно засушливой степи с обыкновенными черноземами эта величина составляет 2,2 ц/га — в Кокчетавской области /161/ и 2,9 ц/га — в Омской /133/. На темно-каштановых почвах Приуралья прибавка зерна находится в пределах 1 .3 ц/га, при нормативном показателе 5.6 ц/га /4, 23,109/.

Одновременно, чистый пар не всегда обладает четко выраженным последействием, ограничивая свое влияние первой культурой. По данным КазНИИЗХ на южных черноземах Северного Казахстана за период 1985;1987 гг. урожайность пшеницы по пару составила 21,5 ц/га, второй культурой — 18,6, шестой — 17,8 ц/га /194/. Не изменяют положения и технологии возделывания с различным уровнем интенсивности. В среднем за 5 лет (1986;1990 гг.) продуктивность первой пшеницы достигала 12,9.24,7 ц/га, повторного посева — 10,4.20,7, третьей культуры — 10,8.21,1 ц/га /196/. Аналогичные примеры для этого региона приводятся и другими авторами /71, 200/. Подобное явление наблюдается в засушливых условиях Алтайского края /49/, Омской области /186/, Поволжья /106/. На темно-каштановых почвах Центральной Якутии начиная со второй пшеницы после пара и вплоть до бессменного возделывания урожай остается практически одинаковым /99/.

Нередко действие чистого пара нивелируется полностью, и тогда урожайность первой и последующих культур в севообороте находятся на одном уровне /14, 124, 212, 226/. Так, на обыкновенных черноземах Северного Казахстана в среднем за 8 лет продуктивность пшеницы по пару составила 12,7 ц/га, повторного посева — 12,9 ц/га /240/. На темно-каштановых почвах Центрального Казахстана в среднеувлажненные годы первая и вторая культуры также обеспечивали равный урожай — 14,7 и 14,1 ц/га /219/. В Приуралье при возделывании яровой пшеницы по не удобренному черному пару было получено 12,9 ц/га, по удобренному фону — 12,8. 14,7, третьей культурой — соответственно 12,7 и 12,0. 15,0 ц/га /24/.

Довольно часто приводятся сведения об отрицательном эффекте действия чистого пара. Так, в черноземной лесостепи Западной Сибири в среднем за три года урожай яровой пшеницы по пару уступал повторному посеву 2,7.3,5 ц/га на контроле и до 5,2 ц/га на вариантах с разным сочетанием гербицидов /76/. На южных черноземах Северного Казахстана в 1985 году в пятипольном зернопаровом севообороте сбор зерна первой пшеницы составил 22,9 ц/га, а заключительной культурой после ячменя 26,7 ц/га /39/. В аналогичном шестипольном севообороте в засушливом 1981 году пшеница по пару сформировала 7,0 ц/га, четвертой культурой по овсу — 8,4 ц/га. Наиболее часто такие случаи наблюдаются в сухой степи Западного Казахстана /4, 74/. На темно-каштановых почвах Уральской области в среднем за три года урожайность пшеницы по пару составила 15,1 ц/га, второй культурой 18,1 ц/га /33/. В другом опыте, продуктивность пшеницы после проса оказалась на 4,4 ц/га выше, чем по пару /54/.

Зачастую продуктивность пшеницы по чистому пару находится на уровне других предшественников или уступает им /53, 126, 180, 227/. Так, в южной лесостепи Западной Сибири кукуруза обеспечивает равную с паром урожайность — 35,7 и 35,2 ц/га /214/. На южных черноземах Северного Казахстана в среднем за 11 лет преимущество пропашной культуры достигает 1,1 ц/га /125/, а в сухостепной зоне Приуралья возрастает до 4,2 ц/га /226/. В Курганской области сбор зерна яровой пшеницы составил по пару 30,9.34,1 ц/га, кукурузе — 32,6.35,3 ц/га, гороху — 32,3.34,9 ц/га /96/. В условиях Северного Казахстана урожайность пшеницы по гороху, как правило, не уступает чистому пару /221/.

Принципиально важным является отсутствие действия чистого пара в период проявления засухи. На темно-каштановых почвах Уральской области в острозасушливом 1987 году урожайность пшеницы по пару не превышала 1,1 ц/га /232/.В сходных условиях 1989 года на южных черноземах Кустанайской области сбор зерна первой пшеницы составил 2,2 ц/га, второй — 2,6, третьей -2,1 ц/га /39/.

В то же время чистый пар, как лучший предшественник, должен обеспечивать урожайность яровой пшеницы в степной зоне Северного Казахстана и Западной Сибири не менее 25−30 ц/га /32, 122, 138/, в лесостепи до 30−50 /73, 86/, в Восточной Сибири до 27−30 /99/, Западном Казахстане в пределах 20−30 ц/га /4/.

Многие авторы низкую отдачу от чистого пара считают следствием нарушений в агротехнике по уходу за паровым предшественником или неправильным ее выбором /4, 29, 44, 55, 116, 151, 205/. Однако, причины этого более глубокие и связаны непосредственно с самой технологией чистого пара /23, 85, 92, 182, 199/. Так, короткоротационные севообороты с чистым паром не способны поддержать даже простого воспроизводства почвенного плодородия, а частота парования лишь усиливает потери гумуса /65, 99, 140, 217, 234, 254/. Интенсивная минерализация органического вещества в паровом поле способствует избыточному накоплению нитратов, миграции азота за пределы корнеобитаемого слоя, загрязнению среды, созданию несбалансированного азотно-фосфорного питания /35, 48, 145, 220, 250/. Водный режим характеризуется низкой влагоусвояющей способностью, большим непроизводительным расходом влаги, отсутствием последействия /7, 8, 17, 134, 149, 189, 251, 255/. Потеря гумуса и ухудшение структурно-агрегатного состояния способствуют активному проявлению ветровой/34, 70, 81, 136, 188, 253/ и водной эрозии/101, 110, 113, 146, 229, 247/.

На необходимость устранения этих недостатков и повышение роли парового поля указывают многие авторы /10, 115, 162, 166, 178, 201, 213/. Ряд исследователей рост эффективности чистого пара связывают с дальнейшим увеличением его площади в структуре пашни и соблюдением технологической дисциплины /14, 52, 82, 84, 123, 228/. Повысить продуктивность парового поля возможно также применением расчетных доз минеральных удобрений на планируемый урожай / 94, 210, 218/, посевом интенсивных сортов яровой пшеницы /85, 107, 121, 169, 211/ или озимых культур /5, 39, 44, 127, 232/. Эффективным средством является совершенствование механических обработок в пару, основанных на глубокой /33, 50, 61, 75, 161, 203/ или мелких рыхлениях /21, 59, 62, 129, 215, 249/. Перспективной считается минимальная технология подготовки чистого пара с применением современных гербицидов /12, 28, 49, 78, 230, 237, 252/. Большое значение имеют мульчирование поверхности парующей почвы растительными остатками /85, 106, 161, 172, 187/ и жидким навозом /108, 224/, внесение соломы / 117, 171, 202, 20,8/, поделка микрорельефа /56, 222, 239, 251/, буферно-полосное размещение пара /102, 223/.

Однако эффективность этих приемов не всегда стабильна и, главное, они не способны устранить основные недостатки чистого пара — ускоренную потерю почвенного плодородия и непродуктивное использование пашни /98/. В большей мере и комплексно это удается осуществить в системе занятого пара. Широкое их изучение в Северном Казахстане и Западной Сибири приходится на 60-е годы /30, 40, 47, 90, 100, 148, 170, 207, 244/. Понимая роль и значение занятых паров В. А. Францесон /209/, Т. Ф. Якубов /243/, Д. А. Зыков /64/, указывали на необходимость их использования еще в период освоения целинных земель. Но, вследствие организационных причин, низкого уровня земледелия и отсутствия средств химизации, они не получили должного применения. Впоследствии, для засушливых условий Северного Казахстана, была разработана принципиально новая технология парования, получившая название «комбинированный пар» /6, 165/. Широкая проверка показала, что новый способ не уступает чистому пару по сороочищающей способности и урожайности зерновых культур и превосходит его по продуктивности использования пашни и противоэрозионной устойчивости /19, 60, 67, 167, 184/. Так, на обыкновенных черноземах, в среднем за 7 лет, преимущество комбинированного пара достигало перед чистым — 3,4 ц/га, чистым кулисным (за 4 года) — 2,5 ц/га /185/. В подзоне южных черноземов эта разница сужается, однако полученная прибавка остается существенной, соответственно 2,8 и 1,3 ц/га /66/. Принципиально уступал чистый пар и в сухостепной зоне. По данным Тургайской опытной станции на темно-каштановых почвах в среднем за 7 лет урожайность первой пшеницы по чистому пару составила 10,9 ц/га, чистому кулисному — 13,1, комбинированному — 15, 2 ц/га /20/. На каштановых почвах, не засоренных пыреем и острецом, сбор зерна был выше на 1,2 ц/га /87/. Не выявлено преимущество комбинированного пара на почвах легкого механического состава, но в этом случае он обеспечивает более надежную защиту парующей почвы от эрозии /68/. Аналогичные данные по эффективности комбинированного пара приводят и другие исследователи /69, 70, 88, 188/. Важной его особенностью является способность давать дополнительную продукцию в год парования в виде зеленой массы овса, которую можно использовать как высокопитательный корм в осенне-зимний период /24, 51, 185/.

Наряду с комбинированным паром в степной зоне Северного Казахстана с не меньшей эффективностью применяются и другие занятые пары. По данным Карабалыкской опытной станции на обыкновенных черноземах в среднем за 3 года (благоприятные) по чистому пару было получено 24,0 ц/га, донниковому -27,1, викоовсяному — 26,7 ц/га /168/. Пар, занятый викоовсом не уступал чистому и за более длительный срок (7 лет), соответственно 18,2 и 17,1 ц/га. В сухостепной зоне темно-каштановых почв продуктивность паров находится на одном уровне: чистый кулисный — 15,8 ц/га, комбинированно-кулисный — 16,4 и донниковый — 15,7 ц/га /231/. В сходных условиях Приуралья высокую эффективность показал пар с летним посевом кукурузы и оставлением при уборке двухрядных кулис /232/. В среднем за 7 лет он обеспечил дополнительный сбор 117 ц/га зеленой массы кукурузы и 2,9 ц/га зерна яровой пшеницы. На южных черноземах в 4-х польном севообороте с кукурузным паром выход зерна с 1 га составил 18,3 ц, с чистым -19,5 ц. Однако вместо 1,2 ц зерно было получено 66 ц/га зеленой массы кукурузы /195/. При замене чистого пара суданской травой выход зерна снизился всего на 0,8 ц/га, который компенсировался сбором 10,2 ц/га сена. Для повышения эффективности занятого пара и продуктивности севооборота в качестве парозанимающих культур рекомендуется использовать яровой рапс /24, 27/, горох, нут /206/, другие однолетние кормовые травы /199/. Перспективным считается вариант замены чистого пара посевом зернофуражных культур /196/. В опыте КазНИИЗХ посев овса по интенсивной технологии в паровом поле обеспечивал сбор зерна от 20 до 50,8 ц/га. При этом урожайность пшеницы по пару была на 1,3.4,4 ц/га выше, чем по овсу. Однако выход зерна в зерновом пятипольном севообороте был больше на 3,8. 13,1 ц/га /198/. Необходимым считается о использование занятых паров вместо чистых на слабосклоновой пашне (0,5−1) для защиты почв от водной эрозии /101, 198/. Для этой же цели рекомендуется применять «противоэрозионный» пар с посевом овса /9/ или озимой ржи /188/. Как правило, это не приводит к повышению урожайности первой пшеницы, но существенно сокращает сток воды и смыв почвы, сохраняя почвенное плодородие.

Высокая эффективность занятых паров характерна и для различных районов Сибири. Так, для засушливых условий Омской области была усовершенствована почвозащитная технология ухода за паровыми полями, получившая название «овсяно-кулисного пара» /176/. На черноземах степной и лесостепной зон он обеспечивает равную с чистым паром урожайность первой пшеницы и последующих культур /80, 152, 177/. При этом значительно повышается продуктивность пашни, возрастает устойчивость парующей почвы к эрозии. Для южной лесостепи Западной Сибири рекомендуется использовать рапсово-кулисный пар /178, 179/. По совокупности достигаемых положительных эффектов эта технология может быть названа «почвозащитный пар» /181/. На выщелоченных черноземах, в среднем за 5 лет, он позволяет получить 233 ц/га зеленой массы рапса, и довести урожайность яровой пшеницы по удобренному фону до 30,9 ц/га, что на 1,8 ц/га выше, чем по чистому пару/238/.

Для степной зоны Омской области создан высокотехнологический пар с одно-двухрядными кулисами из раннеспелых гибридов кукурузы на зерно по индустриальной технологии /132/. При однострочных кулисах на долю парозанимающей культуры приходится 30−35% парующейся площади. Сбор общей массы кукурузы в среднем за 3 года составляет 93 ц/га, в т. ч. — 37 ц/га початков восковой и полной спелости /173/. Урожайность яровой пшеницы по такому пару на 8. 10% выше, чем по пару с горчичными кулисами. При повторном посеве разница возрастает до 20−30% и составляет 3,5−4,0 ц/га зерна.

Интенсивным вариантом занятого пара в засушливых условиях может стать донниковый полупар /85, 92/. По урожайности первой пшеницы и двух последующих зерновых культур он не уступает чистому пару, а нередко и превосходит его /91/. Высокая эффективность донникового пара отмечена на каштановых почвах Забайкалья /79/, черноземах Красноярского края /112/, Челябинской области /163/, Башкортостана /46/. Его дальнейшие перспективы в степной зоне связаны с новой технологией подпокровного посева донника /93/. Ее применение на каштановой супесчаной почве Кулунды уменьшает выход зерна в четырех — и пятипольном севооборотах с занятым паром на 0,30−0,56 ц/га. Однако за счет дополнительной продукции сена донника — 29 ц/га, сбор кормовых единиц возрастает на 2,33−2,95 ц/га /137/.

Перспективным также считается направление, связанное с сокращением периода парования путем посева широколистных озимых культур и использование их в качестве органической мульчи на период от схода снега до посева яровой пшеницы /108/. Этот прием усиливает эрозионную устойчивость почвы в наиболее опасные сроки, лучше сохраняет влагу и не оказывает отрицательного влияния на урожай первой культуры /188/.

Обязательной является замена чистого пара занятым на склоновой о пашне (более 1) Алтайского Приобья /172/. Это приводит к снижению урожайности пшеницы по занятому пару на 2,1−4,0 ц/га, падению выхода зерна в севооборотах до 1,2−2,1 ц/га. Однако, при этом обеспечивается надежная защита почв от водной эрозии, а сбор продукции возрастает на 5,2−11,3 ц/га /31, 204/.

Применяются занятые пары и в почвозащитном земледелии аридных районов Северной Америки. В центральной части Великих равнин США на расчлененной пашне парозанимающая культура снижает смыв почвы с 53 до 1,8 т/га / 247/. Бобовый занятый пар (донник, чечевица) в провинциях прерий Канады служит для ослабления эрозии, улучшения гумусного состояния почвы, обогащения ее азотом/ 254/. Рекомендуется также использовать занятый пар на участках, сильнозасоренных овсюгом /246/. Обязательной считается замена чистого пара посевом донника на почвах с легким механическим составом /251/.

Занятые пары являются одним из резервов сохранения и повышения почвенного плодородия. В южной лесостепи Западной Сибири содержание гумуса в пахотном слое выщелоченного чернозема за 16 лет использования в 4-х польном севообороте с чистым паром снизилось на 0,65%, с занятымтолько на 0,06%. При этом ежегодные потери органического вещества сократились более чем в 10 раз с 0,98 до 0,09 т/га /142/. На каштановых почвах Забайкалья введением донника в зерновой севооборот удается добиться компенсированного баланса гумуса всего за одну ротацию /79/. В Омской области на обыкновенных черноземах 3-х польный севооборот с чистым паром заканчивает ротацию с дефицитом гумуса 2,58 т/га, с занятым паром формируется положительный баланс 1,75 т/га /65/. Аналогичное влияние парозанимающих культур на гумусный режим отмечается и на черноземах Северного Казахстана /18/.

Повышенный уровень плодородия в сочетании с применением средств химизации значительно расширяют возможности занятого пара, как предшественника яровой пшеницы /57, 242/. В южной лесостепи Омской области на выщелоченных черноземах внесение азотно-фосфорных удобрений под первую и вторую пшеницу после однолетних трав повышает урожайность на 5,6 и 17,2%- применение гербицидов — соответственно на 7,7 и 28,7%- совместное использование удобрений и гербицидов обеспечивает рост на 16,5 и 45,9% /141/. Здесь же, неудобренный рапсовый кулисный пар уступает чистому в сборе зерна 1,7 ц/га. При внесении азотных удобрений урожай пшеницы увеличивается до 32,4 ц/га, а преимущество перед чистым паром достигает 2,9 ц/га /238/. По данным СибНИИСХ /214/, прибавка зерна твердой пшеницы Алмаз между естественным фоном и вариантом комплексного применения средств химизации составляла по чистому пару 6,4 ц/га (28,6%), по занятому — 10,3 ц/га (40,6%). При этом разница между урожаями в пользу занятого пара достигала 6,9 ц/га.

Учитывая большие потенциальные возможности занятых паров в сохранении и повышении плодородия почв, эффективном использовании земли, ослаблении эрозии и росте урожайности зерновых культур многие исследователи отводят им приоритетную роль в современных интенсивных зональных системах земледелия /7, 36, 46, 58, 147, 156/. В лесостепной зоне уже найдены оптимальные решения их эффективного использования и разумного сочетания с чистыми парами /31, 77, 182, 242/. Для степной зоны эта задача пока остается труднорешаемой, так как несовершенство технологий подготовки занятого пара и их нарушения на фоне недостатка влаги имеют более опасные последствия. Так, в районе проведения опытов на южных черноземах Кустанайской области занятый пар (овес на сено) по урожайности яровой пшеницы уступал чистому в засушливые годы 5,5 ц/га, средние — 8,9,.

19 благоприятные — 11,6 ц/га /38/. Здесь же, преимущество чистого пара над вариантами комбинированного достигает 2,9−4,5 ц/га, а в производственных посевах эта разница увеличивается до 4,7−8,4 ц/га /98/. Аналогичные данные приводят и другие авторы /133, 143, 237/.

В связи с этим в степной зоне необходимо продолжить более глубокие исследования по технологиям подготовки занятых паров с учетом зональных особенностей, основанных на усовершенствованных приемах обработки почвы, комплексном применении средств химизации, использовании новых интенсивных сортов и почвообрабатывающих орудий. Они должны быть направлены в первую очередь на сохранение и повышение почвенного плодородия, накопление и продуктивное использование влаги, ослабление эрозии и улучшение экологической обстановки. В некоторой степени эти вопросы решались нами в представленной диссертационной работе.

ВЫВОДЫ.

Обобщение результатов исследований по изучению сравнительной эффективности чистого и занятого пара и приемов основной обработки почвы в звене севооборота позволяет сделать следующие выводы:

1. В степной зоне Северного Казахстана предлагаемая технология занятого пара не противоречит требованиям зональной системы почвозащитного земледелия и должна рассматриваться наряду с традиционной технологией парования, как эффективный способ повышения продуктивности парового поля и севооборота в засушливых условиях.

2. Поверхностные культивации на глубину 5−7 см повышают эффективность летних паровых обработок — создают мульчирующий слой, лучше сохраняют растительные остатки, улучшают гидротермический режим, усиливают провокационный фон. За период парования степень уничтожения однолетних сорняков возрастает на 41,3, многолетних на 26,2%. В системе полупаровой обработки занятого пара они повышают урожайность зеленой массы горохоовсяной смеси от 8,1 до 21,2 ц, а в сочетании с поверхностной предпосевной культивацией увеличивают урожай зерна первой пшеницы на 1,1−2,5 ц/га.

3. Влагоусвояющий эффект чистого пара составляет 17−22%, формируется за счет осадков первого зимнего периода и обеспечивает к посеву пшеницы запасы влаги на уровне 126−150 мм. Занятый пар продуктивно использует водные ресурсы всего периода парования, компенсирует расход влаги на урожай горохоовсяной смеси и по весенним влагозапасам находится на уровне чистого пара или превышает его на 11−26 мм.

4. На обоих фонах наибольшее влагонакопление обеспечивало глубокое плоскорезное рыхление в конце парования — 148−156 мм. Обычная плоскорезная обработка уступала ей 8−10, мелкая — 22−25 мм. Глубокая вспашка и плоскорезное рыхление в середине парования формируют запасы на уровне осеннего плоскорезного рыхления на 20−22 см. Углубление чистого пара до 33.

35 см наклонными стойками не имело преимущества перед плоскорезной обработкой на 25−27 см, в занятом пару в отдельные годы прирост влаги достигает 16−18 мм.

5. Влагообеспеченность повторного посева пшеницы не зависела от паровых предшественников и способов их обработки, а определялась приемами подготовки зяби. Стабильно высокий уровень весеннего увлажнения создавали плоскорезные и чизельные рыхления на 20−22 и 25−27 см, соответственно 135 139 и 138−144 мм. Мелкая плоскорезная обработка снижала запасы на 23−33, нулевая — на 32−43 мм. Рыхления почвы в сухую осень наклонными стойками повышает влагозапасы относительно плоскореза-глубокорыхлителя на 9−12 мм.

6. Влияние паровых предшественников и способов их обработки на плотность сложения пахотного слоя к посеву пшеницы было одинаковым. Под второй пшеницей величина плотности определялась приемами осенней обработки: нулевой вариант — 1,21. 1,23, минимальная технология о.

1,18. 1,19, средние и глубокие безотвальные рыхления — 1,11.1,15 г/см. По степени сохранения и повышения водопрочности агрегатов занятый пар имел преимущество под всеми культурами севооборота.

7. Технология чистого пара создает ежегодную реальную опасность проявления ветровой эрозии, величина эродируемости к концу парования достигает 77,2−89,4, к моменту посева пшеницы — 73,9−76,0 г. Занятый пар формирует высокоустойчивую поверхность почвы как в период парования, так и в весенний срок, соответственно 5,9−10,6 и 15,1−19,0 г. Под повторный посев пшеницы рыхление стойками «Параплау» обеспечивает более надежную защиту почвы (23,6 г), чем обработка плоскорезом-глубокорыхлителем — 48,2 г.

8. Возделывание парозанимающей культуры снимает напряженность микробиологического режима в период парования: общая численность микробной ассоциации снижается с 57,6 до 31,4 млн/г почвы, сужается соотношение между бактериями КАА: МПА, вдвое сокращается количество нитрифицирующих и целлюлозоразрушающих микробов. Под первой пшеницей биологическая активность нарастает, численность микробоценоза возрастает на 28%. Под повторным посевом биогенность определяется приемами зяблевой обработки. Глубокое рыхление увеличивает мощность биологически активного слоя почвы.

9. Занятый пар снижает содержание нитратного азота к концу парования на 68−71%. Обеспеченность пшеницы азотом по чистому пару была высокой (21,7−28,9 мг/кг), по занятому — средней (11,7−14,5 мг/кг). Наибольшее его количество накапливалось на вспашке, чизельное рыхление на 33−35 см и плоскорезная обработка на 25−27 см имели одинаковые показатели. Азотный режим второй пшеницы складывается под влиянием осенних обработок. Глубокие и средние безотвальные рыхления формируют высокую обеспеченность (15,2−19,7 мг/кг), мелкая обработка и нулевой вариантсреднюю (10,0−13,7 мг/кг). По условиям фосфорного питания виды пара и приемы основной обработки почвы существенно не различались.

10. Технология занятого пара сокращает запасы семян сорняков в почве на уровне чистого пара, 40,9−63,7 и 42,1−64,2%. Засоренность посевов первой (3,4−7,2%) и второй пшеницы (5,9−12,8%) по занятому пару не уступает звену с чистым паром. Среди приемов обработки против малолетних сорняков высокоэффективной была глубокая культурная вспашка. Под вторую пшеницу технология средних и глубоких безотвальных рыхлений обеспечивает засоренность посевов ниже порога вредоносности.

11. Занятый пар увеличивает поступление в почву органических остатков на одно поле с 22,2−28,3 до 37,6−41,3 ц/га. За ротацию севооборота с занятым паром содержание гумуса снижается на 0,03−0,06% при ежегодной минерализации 0,18−0,36 т/га, с чистым паром соответственно 0,12−0,18% и 0,78−1,08 т/га. При этом улучшается качественный состав гумуса за счет повышения фракции подвижных гуминовых кислот.

12. Технология занятого пара увеличивает урожайность первой пшеницы на 1,2 — 1,8 ц/га и повышает частоту формирования сильного зерна на 20%. Из приемов основной обработки по обоим фонам наибольший урожай обеспечивают глубокие безотвальные рыхления в конце парования (21,5−23,5 ц/га), минимальная технология уступает им 2,8−3,5 ц/га. Влияние паровых предшественников на продуктивность второй пшеницы не выявлено. Максимальная урожайность получена по чизельным и плоскорезным рыхлениям на 20−22 см и 25−27 см (18,2−19,3 ц/га), мелкая обработка снижает ее до 14,7−15,8 ц/га. Применение чизеля-рыхлителя в сухую осень повышает урожай на 1,1−1,8 ц/га относительно стандартного плоскореза-глубокорыхлителя.

13. Посев горохоовсяной смеси обеспечивает получение в год парования 146,6−165,7 ц/га зеленой массы. Глубокое плоскорезное рыхление и вспашка, проведенные в середине парования, снижают ее урожайность на 15,5−19,1 ц/га. Продуктивность звена занятый пар — пшеница возрастает по выходу кормовых единиц на 14,0−16,2 ц, переваримого протеина — 2,13.2,44 ц, условных КПЕ -17,7.20,3 ц с 1 га пашни. Расход влаги на 1 ц к. ед., за период от уборки заключительной культуры до уборки первой пшеницы, сокращается с 24,0−27,8 до 11,4−12,8 мм.

14. Технология занятого пара увеличивает потребление совокупной энергии в 3,2 раза, однако окупает все затраты в год парования с коэффициентом эффективности 2,97. В звене занятый пар — пшеница улучшаются энергетические показатели производства продукции: энергоемкость 1 ц КПЕ снижается с 533,3−577,9 до 418,2−453,8 МДж, энергетический коэффициент увеличивается с 2,18−2,37 до 3,12−3,39 ед., прирост чистой энергии возрастает в 3,1−3,8 раза. Из приемов основной обработки паров самые низкие удельные энергозатраты имеют варианты с глубокими безотвальными рыхлениями в конце парования.

15. Под вторую пшеницу по обоим предшественникам энергетически целесообразно проведение плоскорезных и чизельных рыхлений на20−22 и 2527 см. Они обеспечивают получение дешевого зерна с энергоемкостью 557,1.

577,3 МДж/ц, повышают уровень окупаемости энергозатрат до 2,88−2,98 ед., увеличивают приращение валовой энергии в 1,2−1,4 раза. Энергосберегающей системой обработки почвы в звене пар — пшеница — пшеница является чередование глубоких и средних плоскорезных и чизельных рыхлений.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ.

1. Летняя обработка чистого пара на глубину 5−7 см. новыми рабочими органами конструкции ОКБ СибНИИСХ повышает противоэрозионную устойчивость почвы, степень уничтожения однолетних и многолетних сорняков, а весной создает благоприятный посевной слой, что увеличивает полевую всхожесть на 14,9% и урожайность пшеницы на 1,5 ц/га.

2. В системе зональных севооборотов соотношение между видами пара в пользу занятого диктуется соображениями эрозионной опасности, сохранения почвенного плодородия, улучшения кормовой базы и более рациональным использованием почвенной влаги.

3. Для повышения эффективности технологии занятого пара посевы заключительной культуры севооборота целесообразно обрабатывать современными гербицидами особенно при достижении сорняками экономического порога вредоносности.

4. Подготовка занятого пара начинается поверхностными культивациями на 5−7 см. Горохоовсяная смесь высевается нормой 160 кг/га 5−10 июля сеялкой СЗС-2,1Л с последующим высевом горчичных кулис через 4,2 м кулисной сеялкой СКН-3 или создаются из горохоовсяной смеси путем оставления лент шириной 0,5 м и расстоянием между ними 4,2 м. Выкашивание зеленой массы в межкулисном пространстве проводится комбайном КСК-100 10−20 сентября в фазу выметывания зернового компонента.

5. Система удобрений предусматривает внесение суперфосфата в дозе Р80 кг д.в./га непосредственно перед посевом горохоовсяной смеси, а под пшеницу весной компенсирующая доза азотно-фосфорных удобрений по выносу с урожаем зеленой массы-КЗ0Р20.

6. Основная плоскорезная обработка проводится после уборки однолетних трав на глубину 25−27см. или чизельным рыхлением на 33−35см.

7. Под вторую пшеницу на тяжелых солонцеватых черноземах.

137 проводится плоскорезная или чизельная обработка на глубину 20−22см. Рыхление стойками «Параплау» предпочтительно в сухую осень, что обеспечивает качественную (не глыбистую) зябь, сокращая этим количество предпосевных обработок, существенно уменьшая потери почвенной влаги.