Приемы повышения эффективности почвозащитной системы земледелия в степной зоне Казахстана

Гилевич С.И. – зав. земледелия Костанайского НИИСХ, канд. с-х. наук

Сомова С.В., Локайчук А.С. – научные сотрудники.

ТОО «Костанайский научно-исследовательский институт сельского хозяйства»

АО «КазАгроИнновация»

В засушливых районах Казахстана должна применятся такая система агротехнических и организационных мероприятий, которая обеспечивает эффективные меры борьбы с засухой и ветровой эрозии, создает условия для повышения урожайности зерновых культур, а также возможности для увеличения производства кормов. Этим требованиям отвечала почвозащитная система земледелия, разработанная во Всесоюзном научно-исследовательском институте зернового хозяйства (Шортанды) под руководством академика ВАСХНИЛ А.И.Бараева (Бараев А.И., 1967).

Освоение основных звеньев почвозащитной системы земледелия способствовало увеличению производства зерна. Так, если до её внедрения (седьмая пятилетка) в Казахстане производилось в среднем за год 14,5 млн. т зерна, то в восьмой –20,6, в девятой –27,5 млн.т (Слободин В.М., 1970, Госсен Э.Ф., 1982).

Особая роль в увеличении производства зерна принадлежит севооборотам с короткой ротацией и полем чистого пара. Высокая их эффективность была выявлена научными учреждениями во всех областях Северного и Центрального Казахстана, в степных районах Западной Сибири и в других сходных по природным условиям зонах СССР.

На Кустанайской государственной областной сельскохозяйственной опытной станции севообороты мы начали изучать в 1966 году. В опыт были включены зернопаровые, зернопропашные, зернопаропропашные, а также севообороты с занятым паром и выводным полем многолетних трав. Впервые в Северном Казахстане нами была введена в севооборот озимая пшеница.

Данные научных исследований, полученных в последующий период (1968-1995гг) свидетельствуют о том, что в степной зоне Казахстана чистый пар по праву является лучшим предшественником яровой пшеницы. Урожай зерна в среднем за эти годы (28 лет) составил 14,6ц/га, что на 4,3 выше, чем по кукурузе, на 5,1 выше урожая пшеницы по занятому пару и на 6,9ц/га, или в 1,9 раза превышает урожайность бессменных посевов.

Чистый пар положительно влияет на урожай не только первой культуры, но и в последующих полях севооборота. В сумме за три года посева пшеницы после пара дополнительный сбор зерна составил 16,6 ц, что в 2,1 раза превышает урожайность бессменных посевов. Это с избытком компенсирует недобор зерна в год парования. Важно, что пар проявляет свою эффективность в любые по погодным условиям годы. Так, если урожай зерна бессменной пшеницы взять за 100%, то урожай пшеницы по пару составит в благоприятные годы - 183%, в сухие – 233% и в среднем - 240%, урожай второй культуры после пара, соответственно, 146, 177 и 175% и, наконец, третьей: 130,147, и 155%. Таким образом, чем жестче условия возделывания, тем больше (в относительном выражении) отдача от парового поля.

В последние годы ведущие ученые Казахстана выступают за диверсификацию зернового производства (Уразалиев Р.А.,1998,2001; Сатыбалдин А.А.,1998, 1999; Каскарбаев Ж.А., 2003,2006), уменьшение площади чистых паров вплоть до перехода на плодосменные севообороты (Сулейменов М.К., 2203,2006,2008). В Костанайском НИИСХ эти вопросы начали изучать ещё в прошлом веке. В 80-е годы нами проводились исследования по зерновой технологии возделывания кукурузы. Был найден ряд гибридов, зарубежной и казахстанской селекции способных вызревать до полной спелости зерна за 115-117 дней. Лучшие из них мы высевали в полевых севооборотах с целью оценки их влияния на зерновую продуктивность полевых севооборотов. В среднем за 5 лет (1991-1995), урожай зерна кукурузы, идущей третьей культурой после пара, составил 43,0 ц/га, что в 2,6 раза выше, чем у другой зернофуражной культуры-ячменя (см. таблицу 1).

Когда мы включили в один и тот же севооборот по одному полю озимой пшеницы и кукурузы на зерно, средняя урожайность зерновых за 1991-1995 гг. возросла в 1,6 раза в сравнении с базовым севооборотом (без озимой пшеницы и с кукурузой на силос) и составила 23,2 ц/га. К тому же в экспериментальном севообороте колебания величины урожая зерновых по годам существенно снижаются, что делает производство растениеводческой продукции более стабильным.

Таблица 1. Урожайность сельскохозяйственных культур в зернопаропропашном севообороте с элементами диверсификации растениеводства (1991-1995 гг.)

№ поля	Чередование культур	Урожай основной продукции, ц/га	№ поля	Чередование культур	Урожай основной продукции, ц/га
1	Пар	-	1	Пар	-
2	Пшеница яровая	12,7	2	Пшеница озимая	27,7
3	Просо	16,0	3	Просо	16,0
4	Кукуруза на силос	298	4	Кукуруза на зерно	43,0
5	Пшеница яровая	12,9	5	Пшеница яровая	12,6
6	Ячмень	15,2	6	Ячмень	16,3
7	Мн. травы (выв. поле)	42,7	7	Мн. травы (выв. поле)	42,7
Средняя урожайность зерновых в севообороте		14,3	Средняя урожайность зерновых в севообороте		23,2

С 2002 года мы расширили видовой состав, включив в полевые севообороты зернобобовые, масличные сидеральные культуры. Последующие исследования (2003-2008гг) показали, что большинство из них может с успехом возделываться на севере Казахстана (табл.2). Таблица 2. Урожайность полевых культур, включенных в севообороты в связи с диверсификацией растениеводства (среднее за 2003-2008гг.)

Культура	Место в севообороте	Урожай зерна (в среднем за 6 лет), ц/га
Пшеница	бессменный посев	14,5
Пшеница	в зернопаровом 4-польном севообороте, в среднем	20,9
Овес	4-я к-ра после пара	23,7
Ячмень	2-КПП	20,5
Просо	2-КПП	17,1
Гречиха	по пару	17,5
Горох	2-КПП	18,9
Нут	2-КПП	16,0
Горчица	по пару	14,1
Рапс	по пару	15,3
Сафлор	3-КПП	14,9
Подсолнечник	3-КПП	17,8

· КПП – культура после пара

Зернофуражные культуры (овес, ячмень), возделываемые в севообороте чаще последней или предпоследней культурой, по урожаю зерна в большинстве лет превосходили яровую пшеницу в аналогичных полях. Урожай ячменя в среднем за 6 лет составил 20,5ц/га, что на уровне урожая пшеницы в среднем по зернопаровому 4-польному севообороту. Урожай овса за эти же годы был на 3,2ц/га (23,7ц/га) выше, чем у ячменя и пшеницы. Сравнительно хороший урожай зерна для степной зоны даёт и гречиха, при посеве по пару – в среднем 17,5, просо 2-й культурой после пара – 17,1 ц/га.

Из зернобобовых урожайнее горох – 18,9 ц/га, у нута 16,0 ц/га. Однако нут как высокотехнологичная и засухоустойчивая культура тоже представляет интерес для этой зоны Казахстана, однако нужны более скороспелые сорта. Наиболее приспособленными и урожайными масличными культурами для севера Казахстана является рапс, урожай семян – 15,3 и подсолнечник – 17,8ц/га. Представляет интерес для этой зоны и сафлор, как культура неприхотливая, засухоустойчивая и высокотехнологичная.

По данным 6-ти летних испытаний (2003-2008), по комплексу экономических показателей (выход зерна и маслосемян, выход валовой продукции в денежном выражении, прибыльности), лучшими севооборотами для степной зоны Северного Казахстана являются 4-5-польные зернопаровые с пшеницей и зернофуражными культурами, зернопаропропашные 4-польные и плодосменные 4-польные с одним двумя полями пшеницы, зернобобовых и масличных культур (табл. 3).

Таблица 3. Продуктивность и экономическая эффективность полевых севооборотов различных по структуре и сочетанию культур (среднее за 2003-2008гг).

Схема севооборота	Выход зерна с маслосемян на 1га сев-та га/ц	Стоимость валовой продукции, тенге, га	Прибыль с 1га севооборота, тенге
Пар-пшеница-пшеница-пшеница	14,7	34359	23678
Пар-пшеница-горох-пшеница	14,6	31413	25080
Пар-рапс на семена-пшеница-0,5подсолнечник+0,5овёс	14,1	33926	24596
Горох-пшеница-рапс на корм-пшеница	12,7	38074	26450
Пар-пшеница-кукуруза-пшеница	9,8	35467	27388
Пар-пшеница-ячмень-пшеница-овёс	16,0	31503	20863
Бессменный посев пшеницы	13,0	30202	22730

Другие виды севооборотов (их изучалось 11) по большинству экономических показателей уступают 4-польному (пар - три пшеницы), взятому за контроль , а иногда и бессменной пшенице.

В связи с введением в севообороты разнообразных по биологическим и хозяйственным особенностям культур и паров их полей (сидеральный, занятые пары) в последние годы мы увеличили число предшественников пшеницы, что позволило наряду с чистым паром изучить их влияние на урожай основной зерновой культуры севера Казахстана.

В среднем за 6 лет (2003-2008) урожай зерна пшеницы по кулисным парам составил 24,9ц/га, тогда как на бессменных посевах (с 2001г.) – лишь 14,5ц/га. Лучшими не паровыми предшественниками пшеницы является 1-я КПП, рапс на зеленый корм, рапс на сидерат. Урожай зерна пшеницы по этим предшественникам составил 19,0-20,0ц/га, это на 4,9-5,9ц/га ниже, чем кулисному пару, но и настолько же выше, в сравнении с бессменным посевом пшеницы (таблица 4).

Таблица 4. Урожай зерна пшеницы (сорт Омская 18) в зависимости от предшественников (среднее за 2003-2008гг)

Место пшеницы в севообороте	Урожай зерна, ц/га	+ - от бессменной пшеницы, ц/га
1-й культурой после пара	24,9	+10,4
2-й культурой после пара	20,0	+5,5
3-й культурой после пара	17,0	+2,5
По занятому (горохо-овсом) пару	15,6	+1,1
После рапса на зеленый корм	19,7	+5,2
После рапса на семена	19,0	+4,5
После рапса на сидерат	19,3	+4,8
После зернобобовых	18,7	+4,2
После кукурузы на силос	18,1	+3,6
После горчицы на семена	19,0	+4,5
После ячменя	18,0	+3,5
Бессменный посев	14,5	0,0

Удовлетворительными предшественниками пшеницы являются рапс на семена, горчица на семена, высеваемые по чистому (кулисному) пару и зернобобовые, 2-й культурой после пара. В среднем за последние 6 лет урожай пшеницы по ним равнялся 18,7-19,0ц/га, что на 4,2-4,5ц/га, или на 29-31% выше, чем на бессменном посеве.

Таким образом, данные прошлых лет (1968-1995гг) и современные исследования убедительно свидетельствуют о том, что в степной зоне Северного Казахстана пар является лучшим предшественником пшеницы. Однако наряду с ним с успехом можно использовать и полевые культуры, особенно, такие как рапс, зернобобовые.

В последние годы среди ученых и практиков в Казахстане бытует мнение о преимуществе беспаровых плодосменных севооборотов. Если учесть, что основная специализация нашего земледелия – производство зерна, то по нашим данным плодосменные севообороты пока уступают зернопаровым по выходу зерна на гектар пашни. Так, в 5-польном севообороте (пар-пшеница-ячмень-пшеница-овес) выход зерна 1 га пашни в среднем за последние 6 лет (2003-2008) составил 16 ц, в 4-польном (1-пар-2-3-4-пшеница) – 14,7, а плодосменном 4-польном (горох-пшеница-рапс на корм-пшеница) – 12,7, другом плодосменном (горох-овёс на сено-пшеница-нут-пшеница) – 11,0, на бессменном посеве пшеницы – 13,0ц.

Некоторые ученые, сторонники плодосменных севооборотов считают, что при определенных условиях целесообразнее производить зерно в бессменных посевах и возражают против «возвеличивания» парового поля, указывая на его недостатки: опасность возникновения эрозии, усиленная минерализация гумуса, потери азота. Мы эти недостатки пара заметили ещё в 70-х годах прошлого века и приняли меры по уменьшению их негативного воздействия на почву.

На первом этапе своей работы мы по парам стали размещать озимые. В этом случае период парования у нас сократился с 20 месяцев до 10 (включая и зиму). На парах мы стали высевать кулисы, а уже в конце августа там появились густые дружные всходы озимых. Это предотвращало и эрозию почвы и излишнюю минерализацию гумуса. И азот уже у нас не терялся, так как его избыток расходовался на рост озимых культур.

На втором этапе совершенствования технологии обработки парового поля мы отказались от механических обработок в паровом поле, заменив их гербицидами. При этом зерновая культура (чаще пшеница) предшествующая пару убиралась на высоком срезе с измельчением и расстилом соломы по полю. Высокая стерня и мульча из соломы не оставили никаких шансов ветровой эрозии. Вместе с этим значительно снизилась минерализация гумуса, так как не стало механических обработок, а оставление измельченной соломы в поле способствовало накоплению органического вещества в почве и существенно уменьшило непроизводительные потери влаги на испарение.

В дальнейшем мы стали применять прямой посев всех культур исключив из технологии предпосевные и зяблевые (осенние) приёмы обработки почвы, тоже заменив их (при необходимости) гербицидами.

Переход на нулевые технологии, в основе которых лежит отказ от проведения механических обработок почвы в совокупности с использованием высокоэффективных современных пестицидов и измельченной соломы в качестве удобрения и мульчи, позволил нам в течение 12 лет увеличить среднею урожайность пшеницы в зернопаровом 4-польном севообороте с 12,8 (в среднем за 1991-1195гг) до 28,7ц/га, то есть в 2,2 раза (табл. 5).

Таблица 5. Рост урожая яровой пшеницы в связи с переходом на минимальную и нулевую технологию возделывания

Место пшеницы в севообороте	Традиционная технология		Минимальная технология		Нулевая технология
	1991-1995гг		1996-2000гг		2004-2008гг
	ц/га	%	ц/га	%	ц/га	%
1-я пшеница после пара	15,0	100	21,9	146	30,8	205
2-я пшеница после пара	12,1	100	19,8	164	27,4	226
3-я пшеница после пара	11,4	100	16,7	146	27,9	245
В среднем по севообороту	12,8	100	19,5	152	28,7	224

Анализируя таблицу 5, нетрудно заметить очень важную для земледелия особенность. При освоении нулевой технологии значительный рост урожая наблюдается во всех зерновых полях севооборота, но в наиболее урожайном поле (1-я пшеница после пара) уровень урожайности яровой пшеницы повысился на 205% (в сравнении с традиционной технологией), то есть в 2 раза, на 2-й пшенице обычно менее урожайной – на 226%, или в 2,2 раза, на 3-й ещё менее урожайной (при плоскорезной обработки почвы), урожай зерна пшеницы возрос на 245%, или почти в 2,5 раза.

Подытоживая вышесказанное, мы можем констатировать, что важнейшим преимуществом технологий сберегающего земледелия является выравнивание урожайности зерновых культур по полям севооборота и снижение её зависимости от погодных условий, в результате эффективного влагонакопление и влагосбережения, восстановления плодородия почвы за счёт накопления в пахотном слое органических остатков, снижения темпов минерализации гумуса, повышения культуры земледелия.

Мы полагаем, что система сберегающего земледелия, в освоенном её виде позволит, со временем, вначале перейти на зернопаровые и зернопаропропашные севообороты с удлиненной ротацией и, тем самым, снизить долю пара в пашне, а впоследствии и на севообороте с плодосменным принципом чередования полевых культур.

Однако введение плодосменных севооборотов в классическом понимании этого термина в условиях недостаточного увлажнения представляется весьма проблематичным.

- Во-первых, у нас весьма ограничен набор культур, возделывание которых было бы целесообразным в условиях Костанайской области и которые могли бы давать приемлемые урожаи по непаровым предшественником;

- Во-вторых, даже если бы такие культуры и были – мы не можем 50% пашни забрать у основной зерновой культуры – яровой пшеницы. Не следует забывать, что основная специализация нашего земледелия – производство зерна и именно зерна пшеницы.

- В-третьих, представим себе, что мы всё таки пошли на то, чтобы отнять 50% пашни у хлебных злаков. В этом случае оставшиеся 50% пашни никогда не дадут нам тот валовый сбор зерна, который они дали бы при зернопаровой системе земледелия, ибо ни один из непаровых предшественников (рапс, зернобобовые, кукуруза, однолетние травы и т. п.) не может пока сравниться по урожайности с чистым или гербицидным паром. В силу особенностей климата и специализации земледелия плодосменные севообороты на севере Казахстана должны иметь свою казахстанскую специфику. Она выражается в следующем:

1. Часть севооборотов (не менее 50% пашни) с удлиненной ротацией (6-7-польные) должны иметь в своей структуре паровое поле (от 14 до 16%).зерновые в них занимают 60-70%, в том числе пшеница – не менее 50% пашни.

Некоторые из этих севооборотов могут иметь выводное поле многолетних трав. Последние вводятся на землях с легким механическим составом, требующих существенного улучшения плодородия почвы.

2. Другая часть полевых севооборотов (примерно 25% пашни) должна оставаться коротко-ротационными (4-5-польными) и зернопаровыми. Паровое поле в них занимает 20-25% пашни, зерновые – 75-80%, в том числе пшеница не менее 50-60%. Такие севообороты должны вводиться на плодородных, но недостаточно влагообеспеченных землях с обязательным освоением на них технологий сберегающего земледелия.

3. И, наконец, третья группа севооборотов может быть плодосменной (без паровой). Такие севообороты лучше вводить на влагообеспеченных, плодородных землях. В структуре этих севооборотов 50% пашни занимает яровая пшеница, 50% - масличные, зернобобовые, крупяные и кормовые культуры.

Только комплексный подход, основанный на тщательном анализе всех слагаемых системы земледелия, позволит нам поступательно развивать сельскохозяйственное производство степных регионов Казахстана.