Почвозащитная и агроэкономическая эффективность севооборотов и возделывания галеги восточной на эродированных почвах

¹Цыбулька Н.Н, ²Жукова И.И., кандидаты сельскохозяйственных наук, ³Жилко В.В., доктор сельскохозяйственных наук

¹Могилевский филиал РНИУП «Институт радиологии», г. Могилев, Беларусь

²Могилевский государственный университет им. А.А. Кулешова, г. Могилев, Беларусь,

³Институт почвоведения и агрохимии НАН Беларуси, г. Минск, Беларусь

 

Сельскохозяйственные культуры в силу своих биологических особенностей и технологии возделывания обладают различной способностью к защите почв от эрозии. Наилучшими почвозащитными свойствами обладают многолетние травы, особенно бобово-злаковые смеси, создающие разветвленную корневую систему и густой напочвенный покров. Озимые культуры сплошного сева также обладают высокой защитной способностью при проективном покрытии более 85%. Противоэрозионное действие яровых культур сплошного сева на протяжении всей вегетации растений ниже, чем озимых. Пропашные культуры, особенно в ранней фазе развития, почти не оказывают защитного действия. Максимальная защищенность почв от эрозии отмечается в июне. В дальнейшем защитная роль несколько снижается и остается почти на одном уровне до конца вегетационного периода [1].

На протяжении ряда лет (1996-2001 годы) нами изучалась почвозащитная способность и агроэкономическая эффективность двух севооборотов (зернотравяного и травяно-зернового) и бессменного возделывания галеги восточной, которые характеризовались разными нормативными показателями противоэрозионной способности. Исследования проводились на почвенно-эрозионном стационаре Института почвоведения и агрохимии НАН Беларуси, заложенном по геоморфологическому профилю (катене) от водораздельной равнины до нижней части склона (южная экспозиция, крутизна 5-7о). Почва – дерново-палево-подзолистая легкосуглинистая, сформированная на лессовидных суглинках. На водораздельной равнине расположена неэродированная почва, в верхней части склона – среднеэродированная, в средней части - сильноэродированная, в нижней части склона – глееватая намытая почва. Схема зернотравяного севооборота: озимая рожь с подсевом клевера – клевер – озимая пшеница – ячмень – горохо-овсяная смесь на зеленую массу – озимое тритикале; травяно-зернового севооборота: озимая рожь с подсевом бобово-злаковых трав – бобово-злаковые травы 1-го года пользования – бобово-злаковые травы 2-го года пользования – бобово-злаковые травы 3-го года пользования – бобово-злаковые травы 4-го года пользования – овес. Нормативные показатели противоэрозионной способности севооборотов (Нз) рассчитывали, используя данные о почвозащитной способности отдельных культур и насыщения ими севооборота по следующей формуле [2-4]:

где Н_з – норматив оценки противоэрозионной роли севооборота, Кз₁, Кз₂, Кз_n – коэффициенты почвозащитной способности отдельных культур, S₁, S₂,  S_n – насыщение севооборота отдельными культурами (%).

Согласно расчетам, показатель противоэрозионной способности зернотравяного севооборота – 0,72, травяно-зернового – 0,85, галеги восточной (бессменное возделывание) – 0,98.

Севообороты были развернуты во времени на стоковых площадках, расположенных на склоне и представленных средне-, сильноэродированными и намытыми почвами, а также на водораздельной равнине с неэродированными почвами (как контроль). Стоковые площадки имеют размеры: длина линии стока – 60 м, ширина – 12 м, общая площадь одной площадки – 720 м².

Результаты исследований показали, что надежную защиту почв от эрозии обеспечивает возделывание на эродированных почвах галеги  восточной. За годы наблюдений (1996-2001 гг.) под этой культурой не отмечено случаев смыва почвы, хотя он прогнозировался в среднем 0,3 т/га в год (рисунок).

Высокой почвозащитной эффективностью характеризовался также травяно-зерновой севооборот – из шести лет исследований смыв почвы отмечен только при весеннем снеготаянии в 2001 г. на зяблевой вспашке. Величина потерь почвы составила 1,5 т/га или на уровне предельно допустимого смыва (ПДС), который составляет для дерново-подзолистых суглинистых почв 1,0-2,0 т/га в год.  Почвозащитная способность травяно-зернового севооборота оказалась выше прогнозируемой. В связи с невысокой интенсивностью эрозии потери гумуса и элементов питания  в данном севообороте были незначительными. С твердым стоком терялось гумуса 20,3 кг/га, общего азота – 1,9, фосфора и калия – 1,1-1,3 кг/га.

Зернотравяной севооборот отличался более слабой почвозащитной способностью. Сравнение среднемноголетних данных по смыву почвы показывает, что в этом севообороте фактическое его значение на 1,0 т/га превышало прогнозный показатель и на 1,9 т/га – предельно допустимый смыв. Из шести лет наблюдений процессы эрозии проявлялись четыре года. Наиболее высокий смыв почвы отмечен в 1998 г. под озимой пшеницей – 10,8 т/га (табл. 1). Потери гумуса составили 140 кг/га, азота – 10,8, фосфора и калия – 4,0-4,5 кг/га. Значительный смыв почвы отмечен также в 1999 г. при возделывании ячменя – 6,1 т/га. Гумуса терялось 79,3 кг/га, азота – 6,1, фосфора и калия – 2,1-2,4 кг/га. В 2000 и 2001 гг. процессы эрозии проявлялись менее интенсивно и следовательно, смыв гумуса и элементов питания были значительно ниже.

По трем годам (1998-2000) из 6 лет исследований смыв почвы под  культурами зернотравяного севооборота превышал ПДС, в отдельные годы в 6-10 раз. Суммарные потери в этом севообороте составили: почвы – 20,1 т/га, гумуса – 265,6 кг/га, азота – 20,2, фосфора – 8,4 и калия – 7,6 кг/га. Среднемноголетние значения смыва почвы составили 3,4 т/га в год, гумуса – 44,3 кг/га, азота – 4,3, фосфора – 1,4 и калия – 1,3 кг/га в год.

Таблица 1 Интенсивность эрозионных процессов в зернотравяном севообороте

Год	Чередование культур в севообороте	Смыв почвы, т/га	Потери элементов питания, кг/га
			гумус	N	P2O5	K2O
1996	Озимая рожь + клевер	смыв почвы отсутствовал
1997	Клевер	смыв почвы отсутствовал
1998	Озимая пшеница	10,8	140,0	10,8	4,5	4,0
1999	Ячмень	6,1	79,3	6,1	2,4	2,1
2000	Однолетние травы	2,3	34,3	2,3	1,0	1,0
2001	Озимое тритикале	0,9	12,0	1,0	0,5	0,5
Всего		20,1	265,6	20,2	8,4	7,6
В среднем в год		3,4	44,3	3,4	1,4	1,3

Следовательно, на склоновых землях крутизной 5-7^о и потенциальным смывом 15-16 т/га зернотравяной севооборот (зерновые – 66,7%, многолетние и однолетние травы – по 16,6%) с Нз = 0,72 не обеспечивает необходимого почвозащитного эффекта, а требуется введение севооборотов с более высоким показателем противоэрозионной способности (не менее 0,85), то есть увеличение удельного веса многолетних трав.

Сравнительный анализ общей продуктивности севооборотов и галеги восточной показывает, что агрономически более эффективным является возделывание галеги восточной (табл. 2). Эта культура обеспечивает ежегодный (в среднем) выход 83,7-96,5 ц/га к. ед. и 17,7-20,4 ц/га переваримого протеина. Продуктивность севооборотов была существенно ниже – зернотравяного – на 34,6-35,5 ц/га к. ед., травяно-зернового – на 36,2-40,0 ц/га  к. ед. Соответственно в севооборотах значительно меньшим был и сбор переваримого протеина.

Таблица 2 Агроэкономическая эффективность севооборотов и галеги восточной

Степень эродированности почвы	Выход кормовых единиц		Выход переваримого протеина		Стоимость, тыс. руб./га
	ц/га в год	снижение на эроди-рованных почвах, ц/га	ц/га в год	снижение на эроди-рованных почвах, ц/га	вало-вой продукции	предотвра-щенных потерь гумуса и NРК
Зернотравяной севооборот
Неэродированная Среднеэродированная Сильноэродированная	61,0 56,5 49,1	- 4,5 11,9	6,3 5,9 5,1	- 0,4 1,2	643,5 596,1 518,0	- 29,3 56,7
Травяно-зерновой севооборот
Неэродированная Среднеэродированная Сильноэродированная	56,5 52,1 47,5	- 4,4 9,0	4,8 4,5 4,1	- 0,3 0,7	596,1 549,7 501,1	- 31,3 58,5
Галега восточная
Неэродированная Среднеэродированная Сильноэродированная	96,5 91,9 83,7	- 4,6 12,8	20,4 19,5 17,7	- 0,9 2,7	659,1 627,7 571,7	- 33,3 62,1

Из севооборотов зернотравяной севооборот по продуктивности превосходил травяно-зерновой. Однако, если на неэродированной почве выход кормовых единиц в нем был значительно выше – на 4,5 ц/га, то на сильноэродированной почве – только на 1,6 ц/га.

Снижение продуктивности севооборотов на среднеэродированной почве по сравнению с неэродированной почвой было близким – 4,4-4,5 ц/га к. ед. (7-8%). На почве, сильно подверженной эрозии, продуктивность зернотравяного севооборота уменьшилась более существенно – на 11,9 ц/га к. ед. (20%), чем травяно-зернового – на 9,0 ц/га к. ед. (16%). Следовательно, культуры травяно-зернового севооборота, в основном многолетние травы, в меньшей мере реагировали на степень эродированности почвы.

Проведена экономическая оценка севооборотов и бессменного возделывания галеги восточной. Стоимость валовой продукции, полученной в севооборотах, выражалась через стоимость 1 т к. ед. на пашне в среднем, которая составляет 138,5  тыс. рублей или 64,7 долл. США. Стоимость валовой продукции галеги восточной исчислялась через стоимость 1 т к. ед. кормовых культур в среднем, которая равна 105,5 тыс. рублей, или 49,3 долл. США. Стоимость доработки 1 т к. ед. составляет 37,2 тыс. рублей, или 17,4 долл. США.

Расчеты показали, что  наибольший экономический эффект обеспечивает возделывание галеги восточной. Стоимость производимой ее валовой продукции на 15,6-53,7 тыс. руб./га выше зернотравяного севооборота и на 63,0-78,0 тыс. руб./га – травяно-зернового севооборота.

Стоимость предотвращенных потерь гумуса, азота, фосфора и калия  выражали через стоимость органических и минеральных (NРК) удобрений (с учетом их производства, хранения, транспортировки и внесения), требующихся для компенсации ежегодных потерь гумуса и элементов питания. Установлено, что предотвращенные потери гумуса и элементов питания растений при выращивании на эродированных почвах галеги восточной выше по сравнению с севооборотами на среднеэродированной почве на 2-4 тыс. руб./га, на сильноэродированной почве – 3,6-5,4 тыс. руб./га.

Выводы

1. Использование эродированных дерново-палево-подзолистых почв на склонах крутизной 5-7^о под галегой восточной и в травяно-зерновых севооборотах с долей многолетних трав 65% и более способствует полной защите их от плоскостного смыва. Зернотравяной севооборот с удельным весом зерновых 66,7% не обеспечивает необходимого почвозащитного эффекта.

2. Зернотравяной севооборот по продуктивности превосходит на 4,4-4,5 ц/га к. ед. травяно-зерновой севооборот только на неэродированной и среднеэродированной почвах, на почве, сильно подверженной эрозии, он практически не имеет преимуществ. Снижение продуктивности зернотравяного севооборота на эродированных почвах происходит более существенно – на 11,9 ц/га к. ед., чем травяно-зернового севооборота – на 9,0 ц/га к. ед., что обусловлено меньшей реакцией многолетних трав по сравнению с зерновыми культурами на эродированность почвы.

3. Возделывание галеги восточной на эродированных почвах обеспечивает наиболее высокую продуктивность пашни – 83,7-96,5 ц/га к. ед. и сбор переваримого протеина – 17,7-20,4 ц/га. Стоимость валовой продукции ее на 15,6-53,7 тыс. руб./га выше, чем в зернотравяном севообороте и на 63,0-78,0 тыс. руб./га выше, чем в травяно-зерновом севообороте. Предотвращенные потери гумуса и элементов питания растений под этой культурой выше по сравнению с севооборотами на среднеэродированной почве на 2-4 тыс. руб./га, на сильноэродированной почве – 3,6-5,4 тыс. руб./га.

Литература

1. Заславский М.Н.  Эрозиоведение. Основы противоэрозионного земледелия. - М.: Высш. шк., 1987. – 376 с.

2. Экологически безопасное использование земель в эрозионных ландшафтах Белорусского Поозерья: Рекомендации. – Мн., 2000. – 25 с.

3. Жукова И.И. Развитие эрозионных процессов на дерново-подзолистых пылеватосуглинистых почвах центральной провинции Беларуси при возделывании различных сельскохозяйственных культур: Автореф. дис. … канд. с.-х. наук. - Мн., 2001. – 18 с.

4. Цыбулька Н.Н., Жукова И.И., Юхновец А.В. Противоэрозионная способность полевых культур и приемов механической обработки почвы // Агрохiмiя i грунтознавство:  Мiжвiд. тем. наук. зб. - Кн. 3. - Харкiв, 2002. - С.156-158.