Поиск

Особенности водного режима в занятых и сидеральных парах
29.03.2015

Одно из основных условий высокой эффективности кормовых культур в занятых и сидеральных парах — скороспелость и раннее освобождение поля для последующей качественной обработки почвы и накопления доступной влаги и питательных веществ.
Подбор парозанимающих культур, способных быстро сформировать большой урожай зеленой массы, богатой полноценными и переваримыми белками, обогатить почву азотом воздуха и органическим веществом, остается одним из проблемных вопросов Краснодарского края и Ростовской области.
Учитывая биологические особенности роста и развития кормовых культур, а также характер выпадения атмосферных осадков, необходимо отдавать предпочтение в занятых и сидеральных парах озимым культурам (рапс, тритикале, рожь, вика и вайда красильная) и многолетним бобовым травам второго года жизни (эспарцет и донник).
Изучаемые кормовые культуры достигают укосной спелости в разные сроки, но у них есть общее свойство — урожай они формируют в основном за счет осадков холодного периода года.
Кормовые культуры на втором году жизни имеют хорошо развитую стержневую корневую систему, благодаря которой они используют влагу из глубоких слоев почвы.
Запасы доступной влаги после уборки парозанимающих культур в Краснодарском крае в метровом слое почвы составили: по эспарцету — 53,9 мм; по доннику — 47,6 и по вайде красильной — 75,6 мм.
Роль увлажнения почвы не ограничивается непосредственным влиянием на транспирацию растений и через нее на ростовые процессы. Увлажнение — важный фактор накопления питательных элементов в результате активной деятельности микроорганизмов, разлагающих сложные вещества.
Особенно сильно иссушает почву в метровом слое донник, а наибольший остаточный запас доступной влаги в почве отмечен после уборки вайды красильной.
Средняя урожайность зеленой массы в условиях северной зоны Краснодарского края за годы исследований составила: эспарцета — 12,54 т/га; донника — 15,33 и вайды красильной — 11,99 т/га. Следовательно, расход осенне-зимне-весенних запасов влаги зависит от биологических особенностей парозанимающих культур (сроков созревания, транспирационного коэффициента, создаваемого микроклимата, глубины залегания корневой системы и т. д.).
После уборки парозанимающих культур прекращается расход влаги на транспирацию растениями и увеличиваются потери на испарение влаги из почвы. При этом в зависимости от парозанимающей культуры и сроков ее созревания потери влаги из почвы после уборки различные. Так, вайда красильная, создавая под густым и высоким пологом растений благоприятный микроклимат, обеспечивает лучшее сохранение влаги осенне-зимних запасов влаги.
При правильной и своевременной обработке почвы в апреле потери влаги на испарение с ее поверхности сокращаются до минимума, так как в этот период среднесуточная температура воздуха не превышает 14...15 °С, и улучшаются условия аккумуляции выпадающих осадков, что приводит к увеличению запасов влаги к посеву озимой пшеницы.
После уборки вайды красильной период парования почвы составляет около 160 дней, и за этот период выпадает в среднем около 290 мм осадков, что составляет более 50 % среднемноголетней годовой нормы.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что накопление и сохранение влаги определяется не только общим количеством выпавших осадков и длительностью периода парования, но и температурным режимом.
Часть периода парования после уборки эспарцета, донника и вайды красильной приходится на июнь и июль, то есть на самое теплое время года, когда гидротермические условия наиболее напряженные. Решающее влияние на пополнение запасов влаги в почве оказывают осадки в апреле—мае и августе—сентябре.
В условиях Краснодарского края из изучаемых культур только после уборки вайды красильной в весенний период пополняются запасы влаги в почве; за этот период выпадает более 50 мм осадков.
При своевременной и качественной обработке почвы эти осадки хорошо аккумулируются в почве, обеспечивая ее хорошее крошение при последующих обработках. В летний период (июнь-июль) осадки часто выпадают в виде кратковременных ливней (до 5...10 мм) и в большей части испаряются с поверхности почвы. Из-за высокой температурой воздуха в летние месяцы верхний слой почвы часто пересыхает до влажности завядания.
Для увлажнения почвы от влажности завядания до наименьшей влагоемкости, то есть до того предела, когда вода будет передвигаться в почве под действием капиллярно-гравитационного механизма и накапливаться в нижележащих слоях, необходимо около 55 мм осадков без потерь на испарение и сток. Это количество влаги лишь немногим больше среднемноголетней месячной нормы за август, но на 25 мм меньше, чем выпало фактически за этот период. За годы исследований (1998—2000) лишь только однажды в 2000 г. был отмечен поверхностный сток ливневых осадков, когда за август выпало более 200 мм, а в остальные годы выпадающие осадки аккумулировались без образования поверхностного стока. Следовательно, усвоение осадков, выпадающих за послеуборочный период, зависит и от степени иссушенности верхнего слоя почвы.
Необходимо отметить, что только в 1998 г. после посева озимой пшеницы в октябре выпало более 170 мм осадков, которые обеспечили хорошее развитие растений озимой пшеницы. В остальные годы осадков после посева выпадало от 18 до 140 мм, поэтому получение всходов и осеннее развитие растений во многом зависело от запасов влаги, накопленных за период парования. Следовательно, степень увлажнения почвы к моменту посева озимой пшеницы определяется остаточной влагой после уборки парозанимающей культуры, иссушенностью верхнего слоя почвы, гидротермическими условиями, складывающимися в послеуборочный период, и решающим образом августовскими и сентябрьскими осадками.
За последние 40 лет влагообеспеченность сельскохозяйственных культур стала основным объектом наблюдений исследователей. По результатам таких наблюдений можно оценить состояние увлажнения территории. Они служат основой для разработки мероприятий по накоплению и сохранению влаги в почве.
Расчеты показали, что за период парования почвы после занятых паров к посеву озимой пшеницы в среднем за годы наблюдений запасы влаги в метровом слое почвы повысились: по эспарцетовому пару на 6,5 мм; по донниковому на 8,6 и по вайдовому на 6,4 мм. С учетом остаточного запаса влаги в почве после уборки парозанимающих культур и осадков, выпавших за период парования почвы, усвоение осадков составило: по эспарцетовому пару 2,7 %, по донниковому пару 3,6 и по вайдовому 2,2 %.
Мощный фактор улучшения водного режима черноземных почв — увеличение коэффициента использования осадков путем значительного повышения инфильтрационной способности обрабатываемых почв. На скорость инфильтрации, по данным Н. А. Зеленского, большое влияние оказывают структура почвы, содержание в ней органического вещества и особенно количество и морфология корневой системы, которая сильно дренирует почву.
В исследованиях установлена большая значимость свежего органического вещества, запаханного и почву, в накоплении осадков летнего периода. Так, в среднем за 1998—2000 гг. к посеву озимой пшеницы запасы влаги в метровом слое почвы за период парования повысились: по эспарцету на 21,2 мм; по доннику на 24,6 и по вайде красильной на 28,0 мм. За период парования почвы в сидеральных парах выпало различное количество осадков: в эспарцетовом — 177,1 мм, в донниковом — 176,5 и в вайдовом — 246,2 мм. Из общего количества осадков к посеву озимой пшеницы максимально было усвоено осадков: по донниковому пару — 14,7 %, по эспарцетовому — 12,0 и по вайдовому — 11,4 %.

Особенности водного режима в занятых и сидеральных парах

В сидеральных парах при меньшем количестве осадков за период парования осадки усваиваются почвой на 9,2...11,1 % лучше за счет большего количества органического вещества по сравнению с занятыми парами. В сидеральных парах, так же как и в занятых, летние осадки лучше усваиваются по донниковому и хуже по вайдовому пару. На сидеральных парах лучше происходит усвоение осадков там, где почва была больше иссушена перед уборкой сидеральной культуры.
При ранней уборке эспарцета, донника и вайды красильной в условиях северной зоны Краснодарского края имеется реальная возможность рационально использовать осадки холодного периода года для формирования урожая зеленой массы этих культур, а влага, используемая кормовыми культурами для создания своего урожая, восполняется к посеву озимой пшеницы за счет осадков периода парования.
В результате в почве к посеву озимой пшеницы запасы влаги в метровом слое достигают 60...80 мм (рис. 6.20), то есть того уровня, что был при уборке кормовых культур.
Изучение водного режима почвы под озимой пшеницей показывает, что к весенней вегетации за счет осадков холодного времени года запасы влаги по всем предшественникам возрастают и выравниваются (рис. 6.21).
Особенности водного режима в занятых и сидеральных парах

Как следует из полученных данных, за зимний период к началу весенней вегетации запасы влаги в метровом слое почвы максимально пополнились по доннику на 112,2 мм, или на 192,1 %, а меньше всего накопилось влаги по вайде красильной — 77,6 мм. Следовательно, как и в летний период, степень увлажнения почвы была выше там, где наблюдалась наибольшая ее иссушенность — в конце осенней вегетации растений озимой пшеницы.
В сухой почве происходит инактивация микроорганизмов, в результате растения не имеют доступных элементов питания, несмотря на большое потенциальное плодородие почвы. Поэтому ослабление всходов озимых — результат не только недостатка воды, но и нарушения почвенного питания. В отдельных случаях такие нарушения могут быть необратимыми, и при улучшении условий увлажнения нормальные процессы не восстанавливаются.
С повышением общего уровня культуры земледелия число противников чистых паров увеличивается. Аргументы, которыми руководствуются исследователи, можно свести к трем основным положениям:
• чистый пар очень много расходует влаги за время парования и часто не оправдывает возлагаемые на него надежды как аккумулятора влаги;
• чистый пар способствует развитию эрозии почвы и ухудшению плодородия почвы за счет минерализации гумуса;
• чистый пар может оказать отрицательное влияние на продуктивность севооборота, так как дает возможность получать только один урожай в два года.
В свою очередь, роль чистых паров как влагонакопителей И. И. Хорошилов приравнивает к влагозарядковому поливу. Поэтому они незаменимы при богарном земледелии для ослабления засухи, обеспечения высокого и устойчивого урожая озимых и яровых хлебов. За время парования при обработке пара происходит не только уничтожение сорняков и накопление влаги, но и разложение растительных остатков, накопившихся в почве.
Важным моментом в выборе между чистым и занятыми парами являются запасы влаги в почве перед посевом последующей культуры. Одним из недостатков сидерации служит иссушение почвы во время вегетации. В засушливые периоды запашка сидератов может быть неэффективной, а иногда она дает отрицательный результат. Это часто наблюдается в сидеральных парах, когда сидераты запахивают с опозданием — незадолго до посева озимых.
Необходимо учитывать, что засушливость изменчива во времени и в пространстве — в отдельные годы выпадает осадков в 2...3 раза больше нормы. Они обеспечивают дружные всходы даже после стерневых предшественников.
Под донником и эспарцетом, как и под другими растениями, почва иссушается на всю глубину проникновения корней. Накопление и сохранение в почве влаги — основная проблема в земледелии южных районов России.
Борьба за влагу — это взаимосвязанная, научно обоснованная система агротехнических мероприятий. Нарушение связей в системе влечет за собой снижение ее эффективности. Поэтому необходимо обеспечить накопление достаточного количества доступной влаги в почве ко времени посева озимых культур по пласту бобовых трав.
Как показали исследования, формирование запасов влаги в условиях Ростовской области в чистом, занятых и сидеральном парах происходит по-разному. Наблюдения за водным режимом в чистых и занятых парах на черноземах обыкновенных показали, что в посевах парозанимающих культур создается свой фитоклимат по сравнению с открытой поверхностью чистого пара. Содержание влаги в почве в занятых парах во многом определяется сроком уборки парозанимающей культуры: чем раньше срок ее уборки, тем продолжительнее период для накопления влаги в почве к посеву озимой пшеницы. За 15 лет наблюдений количество осадков от уборки парозанимающей культуры до посева озимой пшеницы в среднем составило 159,3 мм с колебаниями от 99,3 мм в засушливые годы до 263,0 мм во влажные. При таком количестве осадков к посеву озимой пшеницы обеспечивается накопление влаги в почве, необходимое для получения полноценных всходов. Запас доступной влаги в метровом слое почвы перед посевом озимой пшеницы по лучшим занятым парам в среднем был равен 85 мм, с минимальным значением 27 мм и максимальным 138 мм. В занятых бобовыми травами парах суммарный расход влаги (осадки + испарение из почвы) в среднем составил 207 мм. Применение плоскорезной обработки после уборки парозанимающей культуры способствовало более экономному расходованию влаги из почвы. Так, при плоскорезной обработке занятого эспарцетом пара потери влаги были на 61 м3 меньше по сравнению с отвальной вспашкой. Анализ содержания доступной влаги в пахотном слое почвы показывает, что меньше всего ее было перед посевом озимой пшеницы по пару, занятому злакобобовой смесью и кукурузой на зеленый корм (табл. 6.21). Здесь же был и самый короткий послеуборочный период, что связано с биологическими особенностями данных культур, определяющими сроки их уборки.
Особенности водного режима в занятых и сидеральных парах

Согласно многолетним исследованиям, в условиях степной зоны Ростовской области на черноземах обыкновенных для получения нормальных всходов, соответствующих 70 % и более полевой всхожести семян, необходимо иметь в пахотном слое не менее 22 мм доступной влаги. Судя по полученным данным, в занятом эспарцетом пару такой запас влаги был обеспечен в 67 % лет, в парах, занятых злакобобовой смесью и кукурузой на зеленый корм, — в 55 % лет.
По результатам исследований Н. А. Зеленского и др., урожайность озимой пшеницы в среднем за 1986—1991 гг. по парам, занятым эспарцетом, донником и вайдой красильной, была ниже, чем в контрольном варианте, всего на 0,06...0,29 т/га. В благоприятные по увлажнению осенние периоды 1986—1987 и 1989—1990 гг. урожайность озимой пшеницы по ним получена на уровне контрольного варианта (чистый пар).
Урожайность озимой пшеницы по парам, занятым злакобобовой смесью и кукурузой, была на 1,12...1,24 т/га ниже, чем по чистому пару. При плоскорезной обработке почвы в чистом и занятых парах урожайность озимой пшеницы была выше, чем при отвальной (табл. 6.22). Использование бобовых трав в занятом пару имеет большое значение для повышения продуктивности пашни. Если урожайность озимой пшеницы по лучшим парам была на 2...6 % ниже по сравнению с ее урожайностью по чистому пару, то продуктивность звена севооборота с занятым паром увеличилась на 66...77 %.
Особенности водного режима в занятых и сидеральных парах

Более подробный анализ элементов водного баланса под чистым и занятым эспарцетом, донником и озимой рожью парами при сплошном и контурно-полосном их размещении, отвальной и плоскорезной технологиях обработки был выполнен Н. Н. Кисс. Исследования проводились на черноземах южных слабо- и среднеэродированных с 1988 по 1991 г. Баланс влаги рассматривался по трем периодам. Первый охватывал промежуток времени с сентября по март (холодный период). Начало второго периода приходилось на время возобновления вегетации парозанимающих культур весной, конец совпадал со сроком их уборки в апреле— мае (весенне-летний период парования). Третий период длился от уборки парозанимающих культур до посева озимой пшеницы (летний период).
В годы исследований из-за сложившихся неблагоприятных условий естественного увлажнения запасы доступной влаги перед посевом озимой ржи были минимальные и составили в чистом пару 33,6 мм, в парах, занятых эспарцетом и донником, они были в 1,5...2,7 раза ниже.
Это объясняется большим расходом влаги на формирование урожая зеленой массы покровной культуры на участках с подсевом парозанимающих культур. Коэффициент корреляции между урожайностью зеленой массы покровной культуры (X) и запасами доступной влаги в почве перед посевом озимой ржи (Y) равен 0,62. Чем больше урожайность покровной культуры, тем меньше запасы доступной влаги в почве осенью. Этот коэффициент для участков с подсевом бобовых парозанимающих культур равен 0,93.
В холодный период образуются основные запасы доступной влаги. Особенно интенсивно этот процесс происходил при сплошном размещении черного и занятых паров и в полосе пара, занятого озимой рожью. Так, при сплошном размещении черного пара поглощение осадков в этот период составило 40,2...43,7 %, в пару, занятом эспарцетом, — 43,0; занятом озимой рожью — 52,5 %. Применение плоскорезной обработки в чистом пару по сравнению с отвальной привело к увеличению процента усвоения осадков холодного периода с 1,1 до 18 %, что обусловлено снегозадерживающей ролью стерни (табл. 6.23).
Особенности водного режима в занятых и сидеральных парах

В весенне-летний период парования выпало 76 мм осадков, что составило 16,6 % количества выпавших осадков в среднем за год. Часть их (25...51 %) была усвоена почвой в вариантах с контурнополосным размещением чистого пара (табл. 6.24). В занятых парах влага выпавших осадков и часть почвенных запасов влаги расходовались на испарение и эвапотранспирацию. Больше всего влаги расходовали пары, занятые озимой рожью, — 149 мм, так как данная культура формирует в конце мая — начале июня мощную биомассу. Несколько меньше расходовалась влага эспарцетом при сплошном размещении — 122 мм и заметно меньше при контурном размещении этой культуры — 78 мм.
В летний период парования выпало 109 мм осадков (23,7 % годовой нормы). В это время в связи с жаркой погодой наблюдалась потеря всех выпавших осадков и части влаги из почвы на испарение во всех видах паров. Большие потери влаги имели место при сплошном размещении чистого и занятого эспарцетом паров. Причем в последнем случае запасы влаги к началу посева озимой пшеницы снизились более чем наполовину. Вероятно, кроме испарения часть почвенной влаги расходовалась на минерализацию растительных остатков. Контурно-полосное размещение чистого и занятых паров способствовало уменьшению потерь влаги из почвы в 1,2...2,9 раза (табл. 6.25).
Особенности водного режима в занятых и сидеральных парах

Существенная разница отмечалась в динамике влажности почвы по годам. Во влажный 1989 г., когда в весенний период количество осадков в 1,7 раза превысило среднемноголетний показатель, наблюдалось пополнение запасов влаги в весенне-летний период парования в черном пару и в занятых двулетними бобовыми травами парах при контурно-полосном размещении. В сухой 1990 г. динамика содержания влаги при контурно-полосном размещении черных и занятых паров была такой же, как в вариантах со сплошным их размещением.
Способ размещения парозанимающих культур на склонах не оказал существенного влияния на их урожайность. При контурнополосном размещении занятых паров максимальная урожайность была получена в пару, занятом донником. Во всех случаях превышение урожайности донника над урожайностью других парозанимающих культур статистически доказано (табл. 6.26).
Особенности водного режима в занятых и сидеральных парах

Чистый пар как лучший предшественник озимой пшеницы обеспечивал наибольшую урожайность вне зависимости от способов размещения. При сплошном размещении чистого пара разница между ним и паром, занятым эспарцетом, была равна 0,85 т/га, при контурно-полосном — 1,23 т/га. В зависимости от способов обработки почвы существенных различий по урожайности озимой пшеницы не выявлено. Продуктивность пашни за два года в вариантах с парами, занятыми бобовыми травами, при сплошном их размещении оказалась выше на 1,57 т корм, ед/га, при контурнополосном — на 0,67 (эспарцет) и 1,53 т/га (донник) по сравнению с чистым паром сплошного размещения. Пар, занятый донником, превышал по продуктивности пар, занятый эспарцетом, при сплошном размещении на 0,1 т корм. ед/га. Отмечается некоторое положительное влияние контурно-полосного размещения на урожайность озимой пшеницы как по чистому, так и по занятым парам.
Таким образом, запас доступной влаги в почве в слое 0...100 см перед посевом озимой пшеницы оказался максимальным в чистом пару при контурно-полосном его размещении. Парозанимающие культуры занятых паров способствовали заметному снижению запасов влаги, особенно эспарцет сплошного размещения, озимая рожь и донник. Однако этого количества влаги хватило для получения полноценных всходов озимой пшеницы.
Наиболее урожайной парозанимающей культурой был донник желтый (16,9 т/га). По питательной ценности эспарцет превосходил все изучаемые парозанимающие культуры. Урожайность озимой пшеницы при возделывании ее по чистому пару была на 1,04 т/га больше, чем по занятым парам. Общая продуктивность в звене севооборота с парозанимающими культурами с учетом их урожайности была на 1,0 т/га выше, чем по чистому пару. В парах, занятых эспарцетом, донником и вайдой красильной, несущественно снижалось производство зерна озимой пшеницы, но при этом увеличивалась продуктивность звена севооборота и более рационально использовался один из основных лимитирующих факторов юга России — влага.
Анализируя в целом влагообеспеченность посевов озимой пшеницы, следует отметить:
• по накоплению доступной влаги к моменту посева озимой пшеницы на юге Российской Федерации пары, занятые донником и эспарцетом, а также сидеральный донниковый пар существенно не уступают основному предшественнику (чистый пар), а в некоторые годы запасы влаги в них могут быть даже выше, чем в последнем;
• занятый донником пар способствует наибольшему накоплению влаги в метровом слое почвы на начало весенней вегетации растений озимой пшеницы по сравнению с чистым и сидеральным парами;
• в критический период роста и развития озимой пшеницы (выход в трубку — колошение) донниковый и эспарцетовый пары по влагонакоплению существенно не уступают чистому пару в метровом слое почвы.
Решать вопрос о выборе пара (чистый, занятый или сидеральный) руководители хозяйств должны творчески, с учетом климатических, экономических и хозяйственно-организационных условий. Это зависит от общего уровня культуры земледелия, в том числе от умелого подбора парозанимающих растений. Они должны рано освобождать поле под посев озимых культур, что способствует улучшению их влагообеспеченности.