СЕВООБОРОТЫ

В основе теории севооборотов лежит постулат правильного чередования культур, при котором их продуктивность должна быть гораздо выше, чем при непрерывном возделывании каждой из них. Но это происходит по Д.Н. Прянишникову (1963) в том случае, когда эти культуры различаются по особенностям питания азотом и зольными элементами, характером воздействия на физику почв, имеют отличия биологического порядка и отвечают современным хозяйственно-экономическим требованиям.

В частности, рисовые севообороты должны быть нацелены на рациональное использование оросительных систем, постоянное повышение плодородия почв при одновременном получении оптимального урожая не только риса, но и сопутствующих культур.

Современные севообороты по данным института риса должны отвечать следующим требованиям:

– посевы риса должны занимать 50% севооборотной площади и размещаться по лучшим предшественникам;

– набор сопутствующих культур должен быть направлен на повышение плодородия почв, эффективно бороться с сорняками, болезнями и вредителями, быть экономически эффективными, поддерживать благоприятное мелиоративное состояние оросительных систем на период ротации.

В рекомендациях 2003 года институт риса предлагает три вида севооборотов: шести-, семи- и восьмипольные. Мы подробно остановимся на каждом из них.

Шестипольные севообороты предусматривают следующее чередование культур:

1. – Люцерна под покров зерновых
2. – Люцерна
3. – Рис
4. – Рис
5. – Занятый пар (яровые на зерно или зеленый корм + обработка пара + сидераты)
6. – Рис

Степень насыщенности рисом – 50%, люцерной – 33,3%, занятый пар – 16,7%.

Семипольные севообороты:

1. – Яровые зерновые на зеленый корм + летний посев люцерны
2. – Люцерна
3. – Люцерна
4. – Рис
5. – Рис
6. – Занятый пар
7. – Рис

Степень насыщенности рисом – 42,8%, люцерной – 42,8%, занятый пар – 14,4%.

Восьмипольные севообороты:

1. – Люцерна под покров зерновых
2. – Люцерна
3. – Рис
4. – Рис
5. – Занятый пар (яровые на зерно или зеленый корм + обработка пара + сидераты)
6.  Рис
7. – Занятый пар (яровые на зерно или зеленый корм или обработка пара + посев сидератов)
8.  Рис

Степень насыщенности рисом – 50,%, люцерной – 25%, занятым паром – 25,0%.

В рекомендациях подчеркивается, что переход на 50% насыщенные рисом севооборотной площади уменьшит общее водопотребление на 12%, обеспечит повышение плодородия почв за счет использования лучших предшественников и применение органических и сидеральных удобрений, а также позволяет своевременно освободить поля от сопутствующих культур для проведения агробиологических мероприятий по борьбе с сорной растительностью.

Рекомендуемые севообороты отличаются от существующих только тем, что после каждых двух полей риса вводится занятый пар, а в семипольном еще и третье поле люцерны, хотя общеизвестно, что урожайность ее в этом поле резко снижается. В этих севооборотах по мере роста его продолжительности увеличивается доля однолетних культур до 25%, хотя роль их как предшественников для роста урожайности слабо изучена. В рисовом севообороте эти культуры вводились как парозанимающие в мелиоративном поле, а не как улучшатели почвенного плодородия. Кроме того, такая перегрузка кормовыми культурами севооборотной площади приводит к резкому снижению экономической эффективности отрасли, что неприемлемо с хозяйственной точки зрения. В целом, над этими севооборотами явно довлеет требование о пятидесятипроцентной доле риса в севообороте. Что касается этого требования, то оно никак не обосновано ни с теоретической, ни с практической необходимости, а возникло в девяностые годы, как ответ на требования общественности о снижении вредного влиянии рисосеяния на окружающую среду. Но с того периода уже многое изменилось, в том числе, как в общественном мнении, так и в самой отрасли рисосеяния и, одного этого мероприятия, уже недостаточно для экологического обоснования степени риска культуры риса для окружающей среды.

С практической точки зрения, данные севообороты не могут выполнить даже те требования, которые предъявляются данными рекомендациями, так как одна треть посевов риса размещается по сомнительному предшественнику - занятому пару, даже если предусматривается посев сидератов. Этот предшественник никак не может встать в один ряд с пластом многолетних бобовых трав.

Предыдущими исследованиями многочисленных авторов установлено, что длительное возделывание риса в севооборотах с многолетней ротацией на высоком фоне минеральных удобрений полностью не компенсирует снижение плодородия почв, несмотря на сравнительно высокую урожайность риса 6-7 т/га и зеленой массы люцерны 50-6о т/га.

В связи с этим, мы, начиная с 1990 года, проводили исследования по изучению коротких звеньев рисовых севооборотов, и в частности по управлению гумусового и агрофизического состояния почв в рисовом четырехпольном севообороте с двумя полями люцерны (в первый год с подсевом под покров зерновых культур) и двумя полями риса.

В этом севообороте можно управлять многими почвообразовательными процессами более эффективно, чем в длинноротационных. Мы исходили из того, что все процессы в почве находятся в очень тесной взаимосвязи и взаимозависимости, а рисосеяние коренным образом изменило гумусовое и структурное состояние, а также агрофизические свойства почв, которые непосредственно определяют условия произрастания сельскохозяйственных культур.

Вместе с тем, многие почвообразовательные процессы (их направление и скорость) поддаются управлению путем применения уточненной системы удобрений, обработок почвы, подбором культур в севообороте, технологических приемов возделывания риса и направить их эволюцию в нужное русло.

В первую очередь, это касается гумусового состояния почв, которое в процессе длительного рисосеяния не достигло их исходного уровня, особенно в качественном составе.

Коренным образом изменить направленность процессов гумусообразования в современных условиях возможно достичь за счет:

а) увеличения доли люцерны и уменьшения доли риса в севообороте;

б) органических удобрений;

в) посевов сидеральных культур.

Продолжительность возделывания риса по рису прямо отражается на его урожайности (табл. 2). Данные таблицы убедительно свидетельствуют о том, что максимальная урожайность риса формируется при его посеве по пласту многолетних трав.

1. Урожайность риса по предшественникам

Предшественник	Урожайность ц/га
	Годы исследований
	1997	1998	1999
Пласт многолетних трав	57,7	63,2	65,9
Оборот пласта (рис 2-ой год)	47,9	48,3	44,5
Рис третий год	44,5	44,1	41,3
Рис четвертый год	39,6	42,1	40,7
Рис четвертый год по сидерату	–	–	73,7

Кроме того, по мере удаления риса в севообороте от пласта многолетних трав, несмотря на применение возрастающих доз азотных удобрений, происходит существенное снижение урожайности культуры вследствие возрастающей засоренности, повреждения растений вредителями и болезнями, а также почвоутомления. В то же время, если на четвертом поле в созревающий рис всевали озимую рожь в качестве сидерата, то урожайность риса в этом поле оказалась на 33,0 ц/га выше, чем его урожайность в этом же поле, но без сидерального посева. Дозы и сроки внесения удобрений в обоих случаях были одинаковы. Это свидетельствует о том, что вставочная культура (озимая рожь) устраняла почвоутомление, оказывая, нейтрализующее действие на продукты разложения корневых остатков риса и продукты жизнедеятельности специфической микрофлоры, накапливающихся при повторных посевах риса и угнетающих его.

Учитывая, что наибольшее снижение урожайности происходило на рисе по обороту пласта люцерны, а также то, что сидерат на 82,5% повышает урожайность, можно считать обоснованным, всевать рожь в созревающий рис по люцерне. Это позволило бы удержать урожайность культуры на уровне пласта при ее размещении по обороту пласта люцерны.

Рис по рису третий год, как наиболее энергоемкий и связанный с наибольшими неблагоприятным воздействием на окружающую среду, может быть устранен и заменен полем люцерны второго года использования. Роль такой люцерны, как предшественника риса, должна существенно возрасти, а роль азотных удобрений – уменьшиться. Это позволит формировать высокопродуктивные посевы риса по пласту и обороту пласта люцерны возможно при меньших, чем в настоящее время дозах азотных удобрений (30 и 100 кг/га азота соответственно) и исключить посевы риса по рису третий год, где его выращивание без многократных обработок гербицидами и высоких доз азотных удобрений (N150) просто немыслимо.

Известно, что применение сидератов и навоза тем эффективнее, чем более свежими будут органические удобрения, полученные почвой перед ее затоплением. Поскольку из затопленной почвы рис может брать только аммонийные соединения азота, то, очевидно, важно чтобы процесс аммонификации протекал одновременно с ростом риса. Только этим, совмещение процесса аммонификации с ростом растений и можно, пока, объяснить лучший эффект свежих органических удобрений, содержащих азот, по сравнению с перепревшим навозом или рано запаханным сидератом.

Таким образом, с пуском воды на рисовые поля в почвах интенсивно развиваются восстановительные процессы с образованием большого количества закиси железа, связанного и свободного сероводорода, метана, аммиака, водорода и молекулярного азота. Содержание кислорода в слое 30 см уменьшается. Самый высокий дефицит кислорода бывает в первую половину вегетации, основные потери (80-90%) его в почве происходит за счет восстановления железа.

Восстановительные процессы сопровождаются быстрым разрушением органических веществ. В течение одной вегетации под рисом разрушается 12-15 т/га (И.Г.Шарапов, 1969) свежих корневых остатков растений. Если в почве мало последних, то восстановительные процессы протекают за счет уменьшения гумуса, а отсюда происходит разрушение почвенной структуры.

Все приведенные факты подсказывают мысль о регулировании микробиологических процессов с пользой для выращивания риса. Такое регулирование может быть достигнуто путем обеспечения почвы органическим веществом, элементами минерального питания риса и путем изменения агротехники.

Нами проанализировано содержание гумуса в почвенных образцах, отобранных на делянках по различным предшественникам (табл. 3). В каждом случае было отобрано по двенадцать почвенных образцов.

1. Содержание гумуса в почве экспериментальных участков, %

Номер почвенного образца	Рис по люцерне	Рис по обороту пласта
1	2,72	2,77
2	2,59	2,44
3	2,55	2,82
4	2,82	3,05
5	2,78	2,74
6	2,45	2,99
7	2,52	2,95
8	2,39	2,72
9	2,60	3,07
10	2,79	2,74
11	2,48	2,72
12	2,32	2,51
х	2,58	2,79

Данные таблица свидетельствуют, что различия по содержанию гумуса под этими предшественниками составляют 0,71%. Больше всего гумуса накапливается в почве по пласту многолетних трав, а затем его содержание снижается. В рисовых севооборотах иное распределение гумусовых веществ по профилю почв по сравнению с неорошаемыми почвами, в частности, на солонцах.

У природных солонцов наибольшее количество гумуса накапливается в гумусово-элювиальном горизонте (табл. 4.)

1. Валовое содержание и запасы гумуса в солонцах луговых (в среднем по двадцати разрезам)

Глубина отбора образцов, см	Гумус валовой, %	Запасы гумуса
		т/га	% от общих запасов
Целина
0-19	1,86	49,6	40,6
19-35	1,53	40,2	32,9
35-60	0,95	32,5	26,5
0-60		122,3	100,0
Рисовый севооборот (тридцать лет)
0-10	3,05	39,5	26,9
10-21	2,32	39,9	27,2
21-32	1,68	15,7	10,7
32-60	1,22	51,5	34,9
0-60		146,8	100,0

В слое 0-35 см сосредоточено 73,5% общих запасов органического вещества, а с глубиной его содержание резко уменьшается.

Длительное использование солонцов луговых в рисовом севообороте привело к увеличению общих запасов гумуса на 30% и к его перераспределению по профилю почв. Наиболее заметно повысилась гумусированность пахотного (0-21) и подсолонцового (32-60 см) горизонтов. В пахотном горизонте сосредоточено 54,1% общих запасов гумуса, то есть в слое, где расположена основная масса корневых систем основных культур рисового севооборота.

Таким образом, на гумусное состояние почв в рисовом севообороте можно влиять количеством органического вещества, оставляемым в почве, так как его количество уменьшается по мере увеличения срока возделывания риса в звене севооборота.

Следовательно, чтобы не сокращать содержание гумуса в почве, необходимо увеличивать количество органических остатков в почве по мере удлинения срока использования их под рисом.

Одним из путей снижения потерь гумуса под рисом является пополнение свежего органического вещества за счет сидеральных культур, запашки соломы.

Посев сидерата также оказывает положительное влияние на баланс азота в почве рисовых систем. В трехфакторном полевом эксперименте, заложенном на рисе в 1995 году, показано влияние градаций фактора «А», позволяющее оценить роль посева озимой ржи в качестве сидерата на азотный баланс почвы в рисовом чеке (табл. 5).

1. Влияние посева сидератов, запашки навоза и соломы на азотный режим почвы рисового чека и урожайность риса

Варианты опыта	Урожайность сидерата, ц/га	Содержание азота в урожае сидерата		Вынос азота урожаем сидерата из почвы, кг/га	Содержание N-NO3 в слое почвы 0-40 см после уборки сидерата, кг/га	Вымывание азота из почвы, кг/га	Урожайность риса, ц/га
		%	кг/га
Без сидерата	–	–	–	–	27,3	91,1	60,0
Сидерат (озимая рожь)	161,0	0,40	63,8	63,8	13,6	-13,6	75,5
Сидерат + N30	262,5	0,35	90,8	60,8	15,0	-15,0	75,0
Сидерат + мсолома 5 т/га	152,5	0,37	52,4	52,4	10,8	-10,8	70,9
Солома 5 т/га	–	–	–	–	20,1	72,5	63,8
Навоз 30 т/га	–	–	–	–	47,8	111,6	71,5
НСР05 (абс)	40,5	0,04	19,3	–	6,0	–	9,6
НСР05 %, (отн)	21,4	10,8	27,9	–	27,3	–	13,8

Результаты свидетельствуют о высочайшей отзывчивости этой культуры на азот даже в минимально возможной для внесения дозе (30 кг/га). Следовательно, все, что можно было взять из корнеобитаемого слоя почвы (61-64 кг/га), рожь извлекла и превратила этот азот в форму органических соединений.

Учитывая затруднения, связанные с удорожанием и ухудшением качества обработки почвы при высоком урожае сидерата, необходимо признать, что как с агрономических, так и экономических позиций более целесообразен посев сидератов без применения азотных удобрений. Внесение азота под озимую рожь может быть оправдано лишь на той части площадей, где предполагается проведение обработки почвы в более поздние сроки с предварительной уборкой озимой ржи на зеленый корм.

Нами установлено, что под сидератом в 40-см слое почвы нитратного азота содержалось вдвое меньше, чем на зяби.

Таким образом, азот, ассимилированный урожаем сидерата (63,8 кг/га) и меньшее его содержание в почве, занятой растениями (на 13,7 кг/га), составляет то количество азота, которое было сохранено растениями (77,5 кг/га) озимой ржи от вымывания после затопления чеков водой. Кроме того, азот ассимилируется корневой системой озимой ржи. С учетом этой составляющей сокращение размеров вымывания азота из почвы при посеве сидерата может достигать 85-99 кг/га.

Осенняя запашка соломы снижала размеры вымывания азота примерно на 10 кг/га. При осенней запашке навоза они возрастали примерно на 20 кг/га

Запашка соломы в чистом виде, как и оставление ее в чеке на посеве сидерата также не оказала достоверного влияния на урожайность риса. Внесение навоза в дозе 30 т/га не имело преимущества по влиянию на урожайность риса в сравнении с посевом сидерата.

Таким образом, эти результаты дают нам основание для утверждения, что проблема азота, сокращение его потерь из почвы и удобрений, а также проблема гумуса в почвах рисовых систем в значительной мере может решаться в направлении расширения посева сидератов. Тем более что применение органических удобрений сопровождается целым рядом проблем технического характера.

Для примера мы приводим фрагмент исследований М.Е. Сычевского по регулированию микробиологических процессов в почве путем внесения свежего навоза перед посевом риса в аномально холодном 1973 году (табл. 6).

1. Урожайность риса по различным дозам навоза

Варианты опыта	Урожайность, ц/га	Прибавка урожая, ц/га
(Контроль) без навоза	43,3	-
40 тонн навоза на 1 га	44,8	+1,5
80 тонн навоза на 1 га	45,8	+2,2
120 тонн навоза на 1 га	51,3	+8,0
160 тонн навоза на 1га	44,5	+1,2
200 тонн навоза на 1 га	56,5	+13,2
НСР 0,95 – 15,4 ц/га

Данные таблицы показывают, что прибавка урожая риса в 1973 году по различным дозам навоза являются несущественными, так как они не выходят за пределы ± НСР и, следовательно, находятся в пределах точности опыта.

Данные статистической обработки полученного материала экспериментально доказывают, что на урожайность риса по делянкам полевого опыта основное влияние оказали случайные факторы (71,6).

Вегетационный период 1973 года резко отличался от среднегодовых показателей по температурным условиям. В среднем за этот период сумма эффективных температур была ниже нормы на 240˚. Это вызвало удлинение фаз вегетации растений и, в конечном итоге рис не вызрел по всем дозам навоза. Следовательно, на применение органических удобрений оказывает ограничивающее влияние, температура среды, что исключено с сидеральными культурами. Поэтому на производстве отдается предпочтение сидеральным удобрениям как более эффективным и малозатратным.

На гумусное состояние почв также значительное влияние оказывает уровень урожайности биомассы люцерны, как основного предшественника риса. Люцерна способна использовать азот воздуха, поэтому ее продуктивность не зависит от внесения азотных удобрений и содержания азота в почве. Необходимо также отметить роль глубокопроникающей корневой системы люцерны в извлечении зольных элементов из глубоких слоев почвы, в силу чего она не конкурирует с рисом в отношении питательных элементов.

При возделывании люцерны в пахотном слое почвы в зависимости от ее продуктивности и длительности использования остается от 4 до 7 тонн сухого органического вещества. При его гумификации происходит обогащение почвы активным гумусом.

Поэтому мы рекомендуем в качестве основного звена севооборота четырехпольный блок, состоящий из двух полей люцерны и двух риса, причем люцерна высевается под покров яровых зерновых культур. Также производится посев сидератов в созревающий рис, идущий по пласту люцерны. Этот прием снижает падение урожайности и ставит оборот пласта в один ряд с пластом.

Мы также рекомендуем пятипольный севооборот в двух вариантах с тремя полями люцерны или тремя полями риса. В первом варианте доля риса составляет 40%, во втором -60%. Это дает возможность маневрировать площадями сева риса в зависимости от хозяйственной целесообразности. Но здесь следует учесть, что выращивание риса по рису третий год сопряжено с дополнительными расходами гербицидов, минеральных удобрений и сопряжено с интенсивной отрицательной нагрузкой на окружающую среду. С другой стороны, насыщение севооборота люцерной до 60% существенно улучшает баланс азота и гумуса в почве, снижает засоренность посевов сорняками, расширяет возможности применения безгербицидных технологий, снижает затраты воды, средств защиты, материальных и денежных ресурсов.

Четырехпольные севообороты в настоящее время применяются в некоторых хозяйствах Нижнегорского района. В практических условиях короткоротационные севообороты показывают свою высокую эффективность.