The effect of fruit exchange on crop yields and the fertility of light gray forest soil in the Republic of Tatarstan

Rogat V. Minikaev; Миникаев Рогать Вагизович; Farit Sh. Shaykhutdinov; Шайхутдинов Фарит Шарипович; Minnegali Yu. Gilyazov; Гилязов Миннегали Юсупович; Igor M. Serganov; Сержанов Игорь Михайлович; Marat F. Amirov; Амиров Марат Фуатович

doi:10.55170/1997-3225-2025-10-4-53-57

The effect of fruit exchange on crop yields and the fertility of light gray forest soil in the Republic of Tatarstan

Authors: Minikaev R.V.¹, Shaykhutdinov F.S.¹, Gilyazov M.Y.¹, Serganov I.M.¹, Amirov M.F.¹
Affiliations:
1. Kazan State Agrarian University
Issue: Vol 10, No 4 (2025)
Pages: 53-57
Section: AGRICULTURE
URL: https://bulletin.ssaa.ru/1997-3225/article/view/695605
DOI: https://doi.org/10.55170/1997-3225-2025-10-4-53-57
ID: 695605

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Saba LLC of the Sabinsky Municipal District of the Republic of Tatarstan has been conducting experiments with crop rotations and monocultures since 2016. The purpose of the study is to assess the impact of crop rotation and repeated sowing on the level of yields and soil fertility. The soil where experiments with crop rotations were conducted is light gray forest with a humus content of 2.14-2.26% according to Tyurin, P2O5 – 100-104 mg/kg, K2O – 110-114 mg/kg soil (according to Kirsanov), pH 5.2 - 5.4. Alternations were studied in crop rotation: 1) some grain crops of continuous sowing (barley, rye, spring wheat); 2) cereals and legumes (peas); 3) cereals and row crops (corn for silage); 4) the same crops with pure steam; 5) cereals and row crops with pure steam and perennial grasses. In parallel, permanent steam, monocultures of winter rye, spring wheat, peas, barley, corn and alfalfa were studied. The experiments were conducted without fertilizers and against the background of a fertilizer system consisting of 40 tons of manure applied once every four years, and N60P70K60 in the remaining years. The average yield of four grain crops (winter rye, spring wheat, peas and barley) as a result of continuous cultivation for seven years decreased by 0.52 t on a fertilized background, and by 0.39 t/ha without fertilizers compared to the yields of these crops in crop rotations. In total, over 6 years, the largest amount of grain was harvested in the steam-grain crop rotation (12.40 tons), in second place – leguminous-steam (10.88 tons) and in third – leguminous (10.56 tons). The inclusion of corn in the crop rotation provided higher harvests (20, 27, 20, 91 and 22.57 tons) of fodder units per hectare on both fertilized and non–fertilized backgrounds - 11, 66, 23, 35 and 14.45 tons (var. 3, 4, 6). The lowest yield of fodder units obtained in the grain crop rotation (var. 1) – 7.94-13.28 t/ha.

Keywords

crop rotation, crops, alternation of plants, harvest, monoculture, pure steam

Full Text

Среди зерновых посевов наибольший удельный вес занимает одна из наиболее ценных продовольственных культур – яровая пшеница. Отсутствие хороших предшественников и недостаточный уровень агротехники в значительной степени сказывается на величине урожая яровой пшеницы и качестве зерна [1, 2, 3].

Чередование одних зерновых колосовых культур ведет к одностороннему использованию питательных веществ, а отсюда к более резкому снижению урожаев. При этом результаты опытов показывают, что чем больше севооборот насыщен зерновыми культурами, тем выше эффективность вносимых удобрений. Так, прибавка урожая зерна от внесения одних и тех же доз удобрений в зерновом и зернобобовом севооборотах составила 0,6-0,56 т/га в севооборотах с включением пропашной культуры и черного пара – 0,42-0,38 т/га и при чередовании зерновых, черного пара, кукурузы и многолетних трав – 0,13 т/га в год [4, 5, 6].

Включение в севооборот пропашной культуры (кукурузы) обеспечило повышение урожаев трех последующих культур (пшеницы, ячменя и ржи) по удобренному фону на 0,65 т/га и на фоне без удобрений – 0,53 т/га [7, 8, 9].

На сравнительно окультуренной светло-серой лесной почве, как по урожайности, так и по ряду важнейших качественных показателей лучшим предшественником ячменя оказалась кукуруза, хорошими предшественниками – картофель и бобовые культуры (чина, горох). По зернобобовым культурам ячмень, хотя и содержит несколько меньшее количество экстрактивных веществ (на 0,62% по сравнению с пропашными), но благодаря высокому урожаю ячменя после этих культур, сбор экстративных веществ с единицы площади получается высоким. Худшими предшественниками ячменя оказались зерновые культуры – яровая пшеница и, прежде всего, сам ячмень [10, 11, 12, 20].

Более высокая обеспеченность влагой и питательными веществами по чистому пару и картофелю способствовала увеличению полноты всходов, лучшей перезимовки и соответственно получению более высоких урожаев озимой пшеницы по этим предшественникам [13, 14, 15, 21].

Бессменное возделывание сельскохозяйственных культур ведет к всевозрастающему снижению урожаев. На девятый год снижение сбора зерна гороха составило 0,7-0,8 т/га, ячменя – 0,35-0,37, яровой пшеницы – 0,47-0,66 и озимой ржи на неудобренном фоне – 1,31. Средний урожай четырех зерновых культур (озимая рожь, яровая пшеница, горох и ячмень) снизился на удобренном фоне на 0,31 т/га и без удобрений на 0,55 т/га [16, 17, 18].

Цель исследований: оценить влияние чередования культур и повторных посевов на уровень урожаев и плодородия почвы.

Материалы и методы исследований. Почва где проводились опыты с севооборотами – светло-серая лесная с содержанием гумуса по Тюрину 2,14-2,26%, P₂O₅ – 100-104 мг/кг, K₂O – 110-114 мг/кг почвы (по Кирсанову), pH_сол 5,2-5,4.

В севообороте изучались чередования:

одних зерновых злаковых культур сплошного посева (ячмень – рожь, яровая пшеница – ячмень – рожь – яровая пшеница);
злаковых и бобового растения (горох – рожь – яровая пшеница – ячмень – горох – рожь);
злаковых и пропашной культуры (ячмень – рожь – кукуруза – яровая пшеница – ячмень – рожь);
занятый пар, злаковые и пропашная культура (горох – рожь – кукуруза – яровая пшеница – ячмень – горох);
злаковых и пропашной культуры с чистым паром (чистый пар – рожь – яровая пшеница – горох – рожь – ячмень);
тех же культур с чистым паром и пропашной культуры (чистый пар – рожь – кукуруза – яровая пшеница – горох – рожь);
злаковых с чистым паром и многолетними травами (чистый пар – рожь – яровая пшеница – люцерна – люцерна 1 г.п. – люцерна 2 г.п. – яровая пшеница);
злаковых с чистым паром (чистый пар – рожь – яровая пшеница – ячмень – чистый пар – рожь).

Параллельно исследовались бессменный пар, монокультуры озимой ржи, яровой пшеницы, гороха, ячменя, кукурузы и люцерны. Опыты велись без удобрений и на фоне системы удобрений, состоящей из 40 т навоза, вносимого один раз в четыре года, и N₆₀P₇₀K₆₀ в остальные годы.

Севообороты заложены во времени, закладок – две, повторность трёхкратная. Общая площадь делянок 118 м², учетная –108 м².

Технология обработки почвы и ухода за посевами – общепринятая по системе земледелия Республики Татарстан [19].

В годы проведения исследований погодные условия складывались неодинаково. Действие предшественников и удобрений зависело от количества и сроков выпадения осадков, а также температурного режима. Самыми неблагоприятными по метеорологическим условиям во время вегетации для формирования урожаев особенно зерновых культур были 2016 и 2021 годы, где ГТК за вегетацию составил лишь 0,27-0,44.

Относительно благоприятными для роста и развития, изучаемых в севооборотах культур были 2017, 2018, 2019, 2020 и 2022 годы и расчеты гидротермического коэффициента (ГТК) показали, что он колебался в пределах 0,8-1,37.

Результаты исследований. Исследования показали, что различные по биологическим свойствам растения в неодинаковой степени иссушали почву за период вегетации. Например, осенью в слое 0-100 см в пару содержалось продуктивной влаги 224 мм (среднее за 7 лет), а под люцерной, использующей воду до конца вегетационного периода, было только 136,5 мм. Под озимой рожью содержание влаги весной и поздней осенью оказалось меньше, чем под другими культурами. После гороха влажность почвы была несколько выше, чем после яровых колосовых культур, что объясняется более ранним сроком уборки этой культуры и меньшим испарением влаги почвой вследствие затенения ее листовой поверхностью гороха.

Изучение пищевого режима почвы показало, что наибольшее количество нитратного азота накапливается в систематически обрабатываемом чистом пару. На втором месте в ранние фазы развития в этом отношении находится кукуруза, на посевах которой проведено за лето несколько обработок. Интенсивный нитрификационный процесс под чистым паром и кукурузой можно объяснить тем, что многократные рыхления почвы создают лучший водно-воздушный режим для размножения аэробных бактерий, которые в свою очередь разлагают гумус до нитратов.

В севообороте положительное последействие пара по содержанию нитратов наблюдалось в течение 3-4 лет. Так, перед посевом четвертой культуры в зерновом севообороте их содержалось 53,4, в зернобобовом – 53,6, а в зернобобово-паровом – 61,4 мг на 1 кг почвы. Рожь значительно лучше была обеспечена нитратным азотом при посеве по чистому пару, чем после гороха и ячменя.

Характерных изменений по содержанию почвы доступного фосфора под разными севооборотами не произошло. Однако следует заметить, что фосфор почвы более интенсивно используется при чередовании культур в севооборотах, чем в бессменных посевах. Если количество P₂O₅на монокультурах без удобрений в 2021 году составило 93-68 мг на 1000 г абсолютно сухой почвы, то в севооборотах только 53-61,5 мг. На фоне системы удобрений соответственно 116-150 и 78-64 мг/кг.

Экономное расходование влаги и более интенсивное использование питательных веществ способствовали получению в севооборотах более высоких урожаев (табл. 1).

Таблица 1

Влияние севооборотов на урожай сельскохозяйственных культур в среднем за 2021-2022 гг. (т/га)

Культуры	Удобренный фон			Без удобрений
Культуры	в севообороте	бессменно	прибавка	в севообороте	бессменно	прибавка
Озимая рожь	2,57	1,81	0,76	1,57	0,97	0,60
Яровая пшеница	1,87	1,21	0,66	1,39	1,0	0,39
Горох	1,66	1,35	0,31	1,35	1,05	0,30
Ячмень	1,76	1,42	0,34	1,44	1,17	0,27
Средний	1,97	1,45	0,52	1,44	1,05	0,39
НСР05	0,22	0,19		0,23	0,11

Данные таблицы 1 показывают, что средний урожай четырех зерновых культур (озимой ржи, яровой пшеницы, гороха и ячменя) в результате бессменного возделывания в течение семи лет снизился на удобренном фоне на 0,52 т, а без удобрений – на 0,39 т/га по сравнению с урожаями этих культур в севооборотах.

Урожаи отдельных сельскохозяйственных культур и продуктивность того или другого севооборота в целом во многом зависят от рационального чередования растений. В таблице 2 приводится суммарный выход зерна и кормовых единиц с гектара пашни в изучаемых севооборотах.

Таблица 2

Валовой выход продукции за 6 лет в севооборотах (среднее по двум закладкам)

Вариант	Чередование культур	Фон удобренный			Без удобрений
Вариант	Чередование культур	сумма урожаев зерна за 6 лет (за вычетом семян парозанимающих культур), т.	валовой выход продукции (основной и побочной) в т. к. ед. за 6 лет	в % к зерновому севообороту	сумма урожаев зерна за 6 лет (за вычетом семян парозанимающих культур), т.	валовой выход продукции (основной и побочной) в т. к. ед. за 6 лет	в % к зерновому севообороту
1	ячмень-рожь-пшеница-ячмень-рожь-пшеница	8,54	13,28	100,0	4,84	7,94	100,0
2	горох-рожь-пшеница-ячмень-горох-рожь	10,56	16,48	124,1	6,08	9,37	123,3
3	ячмень-рожь-кукуруза-пшеница-ячмень-рожь	8,78	20,27	152,6	4,73	11,66	150,7
4	горох-рожь-кукуруза-пшеница-ячмень-горох	9,32	20,91	157,4	6,14	13,85	184,4
5	пар-рожь-пшеница- горох-рожь-ячмень	10,88	16,60	124,9	6,98	10,75	142,1
6	пар-рожь-кукуруза-пшеница-горох-рожь	9,67	22,57	169,9	5,71	14,45	192,6
7	пар-рожь-пшеница- люцерна-люцер. 1 г.п.-люцер. 2 г.п.-пшеница	7,40	17,07	128,6	4,74	9,45	128,9
8	пар-рожь-пшеница- ячмень-пар-рожь	12,40	18,49	139,3	7,75	11,57	157,7

Данные таблицы 2 показывают, что в сумме за 6 лет наибольшее количество зерна собрано в паро-зерновом севообороте (12,40 т), на втором месте – зернобобово-паровой (10,88 т) и на третьем – зернобобовый (10,56 т).

Включение в севооборот кукурузы обеспечило более высокие сборы кормовых единиц с гектара как на удобренном, так и на неудобренном фонах (вар. 3, 4, 6).

Заключение.

В условиях Предкамской зоны Республики Татарстан на светло-серой лесной почве более высокие сборы зерна в сумме за 6 лет получены в севооборотах с чистым паром (вариант 8 – 12,4 т/га и вариант 5 – 10,88 т/га на удобренном фоне и на фоне без удобрений – 7,75 и 6,98 т/га соответственно). По валовому выходу кормовых единиц на обоих фонах питания лучшими оказались севообороты с включением кукурузы и гороха (вариант 6 – 22,57 и 14,45 т/га).

Средний урожай четырех зерновых культур (озимой ржи, яровой пшеницы, гороха и ячменя) в результате бессменного возделывания в течение семи лет снизился на удобренном фоне на 0,51 т/га, а без удобрений – на 0,39 т/га по сравнению с урожаями этих культур в севооборотах.

Наилучший пищевой режим почвы был отмечен в чистом пару и под пропашной культурой – кукурузой.

Чистый пар и горох в севообороте заметно улучшают водный режим почвы.

About the authors