Повышение эффективности агроэкосистем на основе усовершенствования агротехнологий с целью биологизации земледелия для регионов с недостаточным увлажнением

Научные исследования по рассматриваемой теме запланированы на период 2021-2023 гг. и являлись составной частью общей темы Института: «Научные исследования и разработки в области естественных и технических наук» и не могла по техническим при-чинам утверждаться на плановый период. С июля 2022 г. рассматриваемая тема является самостоятельной со своим регистрационным номером, является 2 этапом работы. Отчет состоит из 79 страниц, включает 34 таблицы, 22 рисунка, список использованной литературы – 37 источников, публикаций по теме исследований – 15, апробаций работ – 6, приложений – 4. биологизация, агроценоз, севооборот, продуктивность, органическое земледелие, культура, сидерат, органическое удобрение. Целью исследований являлась разработка элементов технологии возделывания сельскохозяйственных культур для усиления их природных биологических преимуществ, обеспечивающих стабилизацию фитосанитарного состояния посевов, улучшающих почвенное плодородие для получения экологически чистой продукции растениеводства. Для достижения поставленной цели изучались короткоротационные севообороты, разработанные на 1 этапе выполнения научной темы: 3-польный – 1) пар черный/занятый; 2) озимая пшеница; 3) яровая пшеница, яровой ячмень, кукуруза, подсолнечник;4-польный – 1) пар черный; 2) озимая пшеница; 3) соя; 4) фацелия, пайза, суданская трава, сорго; 5-польный – 1) пар черный/ фацелия (сидерат); 2) озимая пшеница; 3) сорго, суданская трава, фацелия, пайза; 4) нут; 5) яровая пшеница, ячмень, кукуруза, сорго. В результате проведенного анализа почвенно-климатических условий осенне-зимнего периода 2021-2022 года не выявлено предпосылок для массовой гибели и последующего пересева озимой пшеницы на полях экспериментальных севооборотов. Общее состояние посевов озимых оценено как удовлетворительное, отмечена незначительная гибель отдельных побегов и отмирание части листового аппарата. Для успешного ведения сельского хозяйства в условиях недостаточного увлажнения уровень почвенной влаги имеет большое значение. Оценка запасов продуктивной влаги показала высокую зависимость уровня влагозапасов от структуры севооборотов. Весенние запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы варьировали в пределах 57,6…141,8 мм. После уборки культур экспериментальных севооборотов данный показатель составил 10,99…105,52 мм. В ходе изучения водного режима почвы определены показатели водопотребления возделываемых культур. Минимальные коэффициенты эвапотранспирации у озимой пшеницы, в трехпольном севообороте по занятому пару – 356 м3/т, в четырехпольном – 250 м3/т, пятипольном по чистому пару 315 м3/т, по сидеральному пару 358 м3/т. По результатам оценки плотности почвы во всех экспериментальных севооборотах сильного уплотнения пашни не выявлено. Наибольших значений плотность почвы достигала в трехпольном севообороте на всех полях, кроме чистого пара и ярового ячменя, в четырехпольном севообороте – на полях, занятых соей, фацелией, пайзой и зерновым сорго, в пятипольном севообороте – на озимой пшенице по предшественнику чистый пар, фацелии, пайзе, суданской траве, нуте, зерновом сорго, кукурузе. Содержание гумуса в экспериментальных севооборотах находилось в пределах 3,06-4,29%. Положительный баланс гумуса в текущем году выявлен: в трехпольном севообороте на паровых полях, а также на озимой пшенице по предшественнику чистый пар; в четырехпольном севообороте на полях, занятых соей и озимой пшеницей; в пятипольном севообороте – на паровых полях и полях, занятых озимой пшеницей и нутом. Включение зернобобовых культур положительно влияло на изменение в почве органического вещества, на его эффективность пополнения и поддержания бездефицитного уровня. Актуальная кислотность исследованных почв трехпольного севооборота варьировала от 6,30 на чистом пару до 7,62 на сборном поле, в четырехпольном севообороте – 6,22…7,54, в пятипольном севообороте – 5,76…7,77. Данные по засорённости посевов, полученные за 2 года исследований, говорят о том, что на первоначальном этапе освоения различных видов севооборотов, их влияние на засорённость посевов ещё не стабилизировалось. Во всех севооборотах не выявлено засоренности выше 2 баллов (по Мальцеву), что соответствует средней засоренности посевов. На этом этапе исследований уже можно делать выводы о возможности возделывания сельскохозяйственных культур в короткоротационных севооборотах, позволяющих получать продукцию, исключая применение гербицидов и без нарушения экологического баланса в окружающей природной среде. Основным показателем оценки эффективности севооборотов является валовый выход продукции с 1 га пашни. Включение в схемы одновременно культур разных биологических групп (озимых, ранних яровых, пропашных и кормовых) обеспечило повышение продуктивности. Так, в трёхпольных севооборотах в 2022 году наибольший выход зерна с 1 гектара севооборотной площади был получен при сочетании культур: занятый пар, озимая пшеница, кукуруза и составила 2,97 тонн, в четырёхпольных севооборотах – пар, озимая пшеница, соя, пайза – 4,37 тонн, в пятипольных севооборотах: пар чистый/сидеральный, озимая пшеница, пайза, нут, кукуруза (4,01…4,13 т) и пар чистый/сидеральный, озимая пшеница, суданская трава, нут, яровой ячмень (4,01…4,13 т). В ходе анализа биоэнергетической эффективности за 2 года исследований все варианты являются эффективными. Самые высокие коэффициенты энергетической эффективности в трехпольных севооборотах при включении чистого пара и кукурузы в структуру посевных площадей (3,27), в четырехпольных севооборотах – суданской травы (5,26) и пайзы (4,60), в пятипольных севооборотах при чередовании культур: пар чистый, озимая пшеница, пайза, нут, кукуруза (3,54) и пар черный, озимая пшеница, суданская трава, нут, яровой ячмень (3,47). Рентабельность производства – основной показатель экономической эффективности возделывания сельскохозяйственных культур. Высокий уровень рентабельности отмечен: в трехпольных севооборотах – пар занятый, озимая пшеница, кукуруза (901,64%), пар чистый, озимая пшеница, кукуруза (749,45%); четырехпольных севооборотах – пар чистый, озимая пшеница, соя, пайза (711,99%) и пар чистый, озимая пшеница, соя, суданская трава (846,66%); пятипольных севооборотах – пар чистый/сидеральный, озимая пшеница, пайза, нут, кукуруза (1166,21%) и пар сидеральный, озимая пшеница, суданская трава, нут, ячмень (1079,57%). В опыте по изучению влияния систем основной обработки почвы на продуктивность культур пятипольного севооборота прослеживается зависимость основных агрофизических свойств почвы, засоренности посевов и урожайности сельскохозяйственных культур от применяемых агротехнических приемов. Доказано, что наиболее эффективно в богарных условиях Нижневолжского региона применение вспашки. При минимализации основной обработки почвы происходит снижение всех показателей: при использовании дискования – на 10…30%, на вариантах с культивацией – на 14…51%. В результате двухлетних исследований обнаружено существенное влияние гранулированного органического удобрения нового поколения «Гринекс» на морфометрические показатели и урожайность биомассы и семян культур четырехпольного севооборота. Наиболее эффективным показало себя применение удобрения в дозе 200 кг/га. Так, предпосевное внесение этой дозы удобрения обеспечило достоверное превышение показателей относительно к контролю на всех вариантах опыта. По улучшению ростовых процессов максимальный эффект выявлен у сои и зернового сорго, когда увеличение урожайности составило от 12,99 до 29,33%.