Лаборатория севооборотов

Отделы и лаборатории / Отдел земледелия

История лаборатории севооборотов
Лаборатория севооборотов организована в 1961 году. Опыты по изучению различных схем полевых севооборотов на южных карбонатных черноземах заложены в 1962 году.

Севообороты заложены в 1962 г. на старопахотном участке, который был распахан в 1933 г. и использовался под посев зерновых культур до 1959 г. За это время поле четырежды отводилось под чистый пар и один раз - в залежь. В 1960 г. был создан уравнительный фон путем паровой обработки почвы, а на следующий год произведен рекогносцировочный посев с дробным учетом урожая, после чего наложены опытные схемы севооборотов без чистого пара. В качестве контроля к полевым севооборотам введены варианты: «бессменный посев пшеницы», а к кормовым – «бессменный посев кукурузы». Многолетний стационарный опыт по изучению различных типов и видов севооборотов был заложен на площади 50 гектаров (рисунок-1).

Рисунок-1 Многолетний стационарный опыт по изучению полевых севооборотов.

Основные направления исследований: разработка теоретических основ построения полевых севооборотов и совершенствование структуры использования пашни и технологии возделывания перспективных рентабельных сельскохозяйственных культур и биоклиматических ресурсов.

Для решения отдельных вопросов теоретического плана, по изучению изменения плодородия почвы в севооборотах, включен «бессменный пар». Исполнителем опыта до 1963 года был старший научный сотрудник И. А. Дмитрюк.

В 1963-1964 годы лабораторией заведовал Б. Б. Гумеров, исполнитель с.н.с. Ю. П. Алексеев.

В 1964 г. внесены некоторые коррективы в схемы севооборотов, часть из них распределена для зернопаровых. Севообороты были освоены к 1965-1967 гг. В 1965-1967 годы заведующим лабораторией был А. В. Полупуднов и исполнитель Б. Б. Гумеров.

К 1968 г. севообороты полностью освоены, и в них применяются все элементы почвозащитного земледелия. В результате полевых опытов по изучению севооборотов в течение последних 6 лет (1968-1973) установлено, что наиболее продуктивными севооборотами являются 4-5 польные, в которых одно поле отводится под чистый пар, 2-3 занимает яровая пшеница, и одно поле ячменем. Чередование культур в таких севооборотах идет по схеме: «пар-пшеница-пшеница-пшеница», «пар-пшеница-пшеница-ячмень», «пар-пшеница-пшеница-пшеница-ячмень-пшеница». Выход зерна на гектар севооборотной площади в этих севооборотах составил соответственно: 12,9; 14,2; 14,7 центнеров.

Заведующий лабораторией севооборотов к.с.-х.н. П.И.Хлебов.

В 1968-1973 годы лабораторией заведовал кандидат с.-х. н. П. И. Хлебов, он же руководитель темы: «Разработать научные основы и принципы построения севооборотов в интенсивном земледелии». Исполнители с.н.с. А. В. Полупуднов, Н. В. Шрамко, А. Г. Сигова.

На первом этапе (1961-1982 гг.) сотрудниками лаборатории заложены от 12 до 20 схем полевых севооборотов и разработаны зернопаровые севообороты с короткой ротацией (2-3-4-5 польные), основу которых составляют чистые пары. Такие севообороты широко внедрялись в производство в те годы.

В 1974-1983 гг. лабораторией заведовал кандидат с.-х. наук Н. В. Шрамко. Исполнители: кандидат с.-х. наук с.н.с. К. А. Ахметов, с.н.с. Н. А. Вольская. В лаборатории севооборотов работали над темой: «Изучить типы и виды севооборотов с различным насыщением и размещением основных культур в ротациях, и установить их агроэкономическую эффективность применительно к различным природно-экономическим условиям».

Заведующий лабораторией к.с.-х. н. Н.В.Шрамко в центре с сотрудниками.

Введение в севооборот культур с коротким вегетационным периодом (ячмень, горохо-овсяная смесь) способствовали лучшему использованию ресурсов плодородия почвы и повышению продуктивности гектара севооборотной площади по общему выходу зерна от 11,3 до 12,5 ц/га.

Заведующим лабораторией с 1983 по 1986 год был доктор с.-х. наук, профессор М.К.Сулейменов. Коллектив лаборатории севооборотов работал по теме: «Разработать и теоретически обосновать интенсивные севообороты в почвозащитном земледелии, обеспечивающие максимальный выход зерна на 1 га пашни и выдать рекомендации производству».

Заведующий лабораторией севооборотов д.с.-х.н., профессор М.К. Сулейменов.

На втором этапе, начиная с 1985 года, на основе глубокого научного анализа многолетних исследований лаборатории, определено новое направление, выдвинутое академиком НАН РК и РАСХН М.К.Сулейменовым на интенсификацию севооборотов в засушливой степи Северного Казахстана, на основе сокращения доли чистого пара в севообороте, и расширения посевов зерновых и кормовых культур. В связи с этим дополнительно для изучения добавилось еще 10 схем севооборотов. Замена чистого пара овсом в четырехпольном зерновом (плодосменном) севообороте с чередованием «овес- пшеница - пшеница - ячмень» за 17 лет (1988-2004 гг.) показала повышение продуктивности пашни в сравнении с зернопаровым севооборотом. Выход зерна с 1 га севооборотной площади составил -19,0 центнеров.

Полученные длительные экспериментальные данные позволили сформулировать наиболее важные принципы построения севооборотов в засушливой степи Северного Казахстана. Прежде всего доказана возможность ведения земледелия без чистого пара, что позволяет направить научные исследования на совершенствование зернопаровых севооборотов, изучение севооборотов с занятыми и сидеральными парами, а также сочетание культур различных биологических групп, позволяющих на этой основе разрабатывать теорию плодосмена и корнесмена.

В 1986-2004 годы заведующий лабораторией был, доктор с.-х. наук К.А. Ахметов, исполнители с.н.с. Н. А. Вольская, Б. К. Канафин, и н.с. А. А. Кияс.

Исследованиями КазНИИЗХ и института почвоведения за 1986-1992 гг. установлено, что за 40 лет после распашки целины южные карбонатные черноземы утратили 27% гумуса (от 5,02 до 3,68%). Введение парового поля и пропашных культур ускоряет разложение органического вещества, посев многолетних трав и длительное их использование приостанавливает и отчасти компенсирует потери гумуса.

Главным направлением лаборатории севооборотов в 1991-1995 годах была тема: «Разработать теоретические принципы построения полевых нетрадиционных севооборотов, с учетом совершенствования технологии возделывания перспективных сельскохозяйственных культур, биоклиматических ресурсов и возможности перехода к гибкой структуре посевных площадей, и новых форм организации труда в сельском хозяйстве для степной зоны Северного и Центрального Казахстана». За эти годы дополнительно изучено 9 схем севооборотов. Исполнители: заведующий лабораторией севооборотов кандидат с.-х. наук К. А. Ахметов, с.н.с. Н. А. Вольская, Б. К. Канафин, и н.с. А. А. Кияс.

В дальнейшем с 1996 по 2000 годы коллектив лаборатории проводил научные исследования под руководством НАЦАИ по теме: «Разработать научные основы конструирования севооборотов с учетом агроландшафтов, обеспечивающих получение экономически рентабельной и высококачественной продукции, и воспроизводства плодородия почв для Северного и Центрального Казахстана». Исполнители опыта: руководитель опыта, заведующий лабораторией севооборотов доктор с.-х. наук К. А. Ахметов и н.с. А. А. Кияс. Дополнительно за эти годы заложено 10 схем севооборотов.

Заведующий лабораторией д.с.-х. н. К.А.Ахметов (слева) к.с.-х. н. Б.К.Канафин (справа) и с.н.с. Н.А.Вольская (в центре) на стационарном севообороте (вариант – монокультура кукурузы).

С 1999 по 2005 годы производилась закладка полевых опытов с подбором различных сельскохозяйственных культур. Дополнительно на стационаре в эти годы добавилось 18 новых схем севооборотов.
Научная деятельность лаборатории севооборотов
На основе диверсификации растениеводства определяются оптимальные схемы размещения сельскохозяйственных культур в севооборотах. Программными исследованиями за 2001-2005 годы предусматривались решения следующих заданий: «Разработать научные основы и систему устойчивого производства продуктов растениеводства, воспроизводства плодородия почв, залежи и охраны окружающей среды на основе совершенствования структуры использования пашни, и диверсификации зернового производства». Руководитель и исполнители задания заведующий лабораторией севооборотов доктор с.-х. наук К. А. Ахметов, с.н.с. А. А. Кияс. В этих годах дополнительно изучено 8 схем севооборотовПо результатам научных исследований, максимальной продуктивностью отличались зерновые (беспаровые) севообороты. Особенно, зерновой четырехпольный севооборот с чередованием «овёс-пшеница – пшеница – ячмень», которая по продуктивности превышал все изучаемые севообороты с выходом зерна 21,8 ц/га.Поэтому с 2005 года для совершенствования схем севооборотов, на основе изучения различных плодосменных севооборотов, заложены опыты с включением зерновых, зернобобовых, зернофуражных, масличных, сидеральных и крупяных культур, а также многолетних трав. Плодосменные и нетрадиционные культуры в структуре посевных площадей около 50 % занимают зерновые колосовые культуры и 50 % бобовые, масличные и кормовые культуры в севообороте. Эти культуры позволяет различным собственникам на землю ежегодно оперативно управлять структурой севооборота, не связывая одной жесткой схемой несколько полей севооборота при возделывании (рисунок-2).

Рисунок-2 Чередование зернобобовых и масличных культур в плодосменном севообороте.

С 2005 года и по настоящее время лабораторией заведуют А.А. Кияс. Особое внимание в направлениях исследований уделяется изучению ресурсосберегающей технологии с учетом диверсификации севооборотов и их соответствия современным экологическим, экономическим и агрономическим требованиям в условиях рыночной экономики.

Заведующий лабораторией севооборотов Қияс А.А. По мнению Сулейменова М.К. (2006), при совершенствовании системы земледелии важно не забывать о глобальных проблемах. Мир озабочен набирающим устрашающий ход процессом опустынивания и деградации земель, потеплением климата, растущей бедностью, усилением накопления в атмосфере углекислого газа и другими проблемами. В среднем за 2008-2020 годы на различных изучаемых севооборотах выход зерна с гектара севооборотной площади следующими:

а) зернопаровые (беспаровые) севообороты с зерновыми (пшеница, ячмень и овес) культурами по традиционной технологии; 4п. пар чистый-пшеница-пшеница-пшеница -14,2 ц/га4п. пар чистый-пшеница-пшеница-ячмень -15,4 ц/га5п. пар чистый-пшеница-пшеница-ячмень-пшеница -16,0 ц/га6п. пар чистый-пшеница-пшеница-овес-пшеница-ячмень -17,1 ц/га. Замена парового поля зернофуражными, зернобобовыми и масличными культурами в севообороте повысила продуктивность севооборотов. Зерновые севообороты по продуктивности в среднем за 13 лет составили от 14,4 до 20,0 ц/га, и превышало зернопаровых по выходу зерна с 1 га на 1,2- 6,4 ц (рисунок-3).

Рисунок-3 Возделывание зерновых (беспаровых) севооборотов по нулевой технологии.

б) зерновые севообороты с крупяными (гречиха, просо) и зерновыми (пшеница, ячмень, овес) культурами по минимальной технологии;2п. ячмень-пшеница-18,0 ц/га2п. ячмень-гречиха -15,4 ц/га3п. просо-пшеница-пшеница – 14,8ц/га4п. подсолнечник-пшеница-пшеница-ячмень -15,8 ц/га

4п. рапс-пшеница-пшеница-ячмень -16.1 ц/га

4п. овес-пшеница-пшеница-ячмень -20,0 ц/га

в) плодосменные севообороты с зерновыми (пшеница, ячмень, овес), зернобобовыми (горох, нут и чечевица) и масличными (лен, яровой рапс, горчица, подсолнечник) культурами по нулевой технологии;

4п. горох-пшеница-лён-ячмень -16,5 ц/га

4п. нут-пшеница-лён-ячмень -16.2 ц/га

4п. чечевица-пшеница-лён-ячмень -14.5 ц/га

4п. яровой рапс-пшеница-горох-пшеница -14,8 ц/га

4п. горчица-пшеница-горох-пшеница -14,6 ц/га

4п. лён-пшеница-горох-пшеница -15,0 ц/га

4п. подсолнечник-пшеница-горох-пшеница -14,1 ц/га

Таким образом, из полученных результатов является переход от зернопаровых севооборотов к плодосмену. Результаты многолетнего стационара по изучению севооборотов показывают, что длительные испытания различных беспаровых (плодосменных) севооборотов с заменой чистого пара зернобобовыми, зернофуражными, масличными, кормовыми и сидеральными культурамиобеспечивают повышения продуктивности использования пашни и воспроизводства плодородия почв в Северном Казахстане.

г) зернотравяные севообороты с кормовыми (кукуруза, однолетние травы) культурами по минимальной технологии ;

4п. кукуруза (зеленая масса на силос)-пшеница-пшеница-ячмень -13,5 ц/га

4п. однолетние травы (на зеленый корм)-пшеница-пшеница-ячмень -14,2 ц/га

6п. горох+овес (на сено)-пшеница-пшеница-ячмень -17,7 ц/га

Включение в севообороты одного поля кормовых культур снизило выход зерна до 13,5 ц с 1 га. Однако замена чистого пара на кормовые культуры в зерно-кормовых плодосменных севооборотах дала дополнительное производство кормов 1 га пашни. Однолетние травы на зелёный корм и кукуруза, обеспечили с единицы площади севооборота дополнительно 26 – 28,5 ц зелёной массы на корм и силос, 9,2 ц сена и от 15,6 до 21,6 кормовых единиц 1 га севооборотной площади. В результате учитывается в какой мере они удовлетворяют два главных требования: сохранение плодородия почвы и обеспечение высокой урожайности с наименьшими затратами труда, средств и энергии.

д) сидеральные севообороты с сидеральными (донник, горчица, горох+овес и просо) культурами;

4п. донник-донник-пшеница-пшеница-ячмень -12,0 ц/га

4п. горчица-пшеница-пшеница-ячмень -17,2 ц/га

4п. горох+овес-пшеница-пшеница-ячмень -16,0 ц/га

4п. просо-пшеница-пшеница-ячмень -16,5 ц/га

В структуре посевных площадей сидеральные культуры занимают незначительную долю в севообороте, следовательно, они для других сельскохозяйственных культур не будут составлять конкуренцию, так как могут заменить поле чистого пара на сидеральные. Сидеральные культуры это единственный источник органического вещества в почве для степного земледелия, обеспечивающий повышение эффективности использования пашни с элементами биологизации и экологизации земледелия для получения экологически чистой и высококачественной растениеводческой продукции. В последние 30-40 лет почвенный покров подвергается действию мощного антропогенного пресса, следствием чего является прямая потеря земельных ресурсов и значительное ухудшение показателей качественного состояния почв. Прежде всего, это связано с нерациональным ведением сельскохозяйственного производства (рисунок-4).

Рисунок-4 Возделывание горчицы на зеленое удобрение в сидеральном севообороте.

Особенно в зернопаровые севообороты с паровым полем снижает содержание гумуса в почве эрозионные процессы, которые происходят в любое время года. В результате на зернопаровом севообороте в чистых парах происходит активная минерализация органического вещества почвы, что служит причиной снижения в них гумуса. Об этом свидетельствуют результаты наших многолетних исследований. В зернопаровых 2-3-польных севооборотах с удельным весом чистого пара 33-50% существенно уменьшается в пахотном слое почвы содержания гумуса от исходного содержания до-20-21,8 %.Чем больше содержание доли пара в севообороте, тем больше потери гумуса в сравнении плодосменного севооборота.

В плодосменных севооборотах этот показатель, особенно в 4-х польном с чередованием «овес – пшеница – пшеница - ячмень» в пашне также увеличивалось содержание гумуса в слое 0-20 см от исходного содержания (3,75 %) до (3,79 %) или на +0,04 %. Содержание гумуса от исходного значение через 18 лет относительно увеличилось на 1,0 %.

Введение в севообороты смешанных посевов многолетних бобовых и злаковых трав (житняк, люцерна, эспарцет) способствуют постепенному восстановлению плодородия почвы. Многолетние данные показывают, что в севообороте с травосмесями обеспечивается положительный баланс гумуса от исходного содержания. Содержание гумуса через 4 ротации севооборота увеличилось с 3,41 до 3,64 % или +0,23% (рисунок-5).

Рисунок-5 Многолетние бобовые травы (эспарцет) в травапольном севообороте.

Сидеральные севообороты, в условиях острого дефицита минеральных удобрений и их дороговизны позволяют за счет запашки сидеральных культур, на зеленое удобрение, восполнить запасы элементов питания растений в почве, и кроме того, способствуют получению экологически чистой продукции, которая соответствует мировым стандартам.

Сидеральные севообороты также не уступает другим севооборотам. Продуктивность биологизированных севооборотов в среднем за 2006-2010 гг. в зависимости от запахиваемых культур составил от 12,0 до 16,5 ц/га. Выход зерна с гектара севооборотной площади на 4-х польном сидеральном севообороте составил 17,4 ц, а 4-х польном зернопаровом -16,2 ц.

Заведующий лабораторией А.А.Кияс с научным сотрудником проводит математическую обработку первичных данных.

За период с 1961 по 2020 гг. на многолетнем стационаре изучаются около 60 схем полевых севооборотов и 26 различные сельскохозяйственные культуры, которые требуется своя технология возделывания в полевых севооборотах. На стационаре заложены: 10 зернопаровых, 10 плодосменных, 14 зерновых, 10 травопольных, 16 сидеральных (биологизированных) севооборотов с включением в севооборот зерновых (яровая мягкая и твердая пшеница, озимая пшеница, озимая рожь, озимая тритикале, ячмень, овес), масличных (лен, подсолнечник, яровой рапс, горчица), зернобобовых (горох, нут, чечевица, соя), кормовых (однолетние травы, кукуруза, просо кормовое, донник, житняк, люцерна, эспарцет и их травосмеси многолетних злаковых и бобовых трав), крупяных (гречиха, просо) культур, сидеральных культур и бессменного посева яровой пшеницы без применения средств интенсификации и с применением средств интенсификации, бессменного посева кукурузы, бессменного пара, бессменного посева ячменя и бессменного посева горохоовсяной смеси на зеленое удобрение.

Это единственный многолетней стационар в Казахстане в НПЦЗХ по севооборотам имеет уникальные полевые опыты (делянки), длительного (60 лет) бессменного посева яровой пшеницы с 1961 года без применения средств интенсификации и с применением средств борьбы с сорняками и удобрением. Эти варианты являются уникальными на территории СНГ и имеют большую теоретическую и практическую ценность агарной науки перед сельским хозяйством республики.

Сотрудниками лаборатории севооборотов выпущены 7 книг, 1 книга на государственном языке, около 700 научных статьей, 14 рекомендаций, из них 6 методических рекомендаций, запатентованы и получены 2 авторских свидетельства, 2 инновационный патент и 7 патентов на изобретение. По материалам научных исследований выпущены ежегодные рекомендации центра по проведению весенне-полевых и уборочных работ для сельхозтоваропроизводителей Акмолинской области.

В будущем будут использованы и совершенствованы структуры использования пашни нетрадиционными культурами и разработанные оптимальные севообороты в фермерских и крестьянских хозяйствах в конкретных условиях региона для применения оптимальной длины ротации севооборота.

Таким образом, при совершенствовании схем севооборотов, особое внимание следует уделять их соответствию современным экологическим, экономическим и агрономическим требованиям, учитывая, в какой мере они удовлетворяют два главных требования – сохранение плодородия почв и обеспечение высокой урожайности с наименьшими затратами труда, средств и энергии.

Структура лаборатории севооборотов

Состав ученых сотрудников лаборатории севооборотов: Заведующий лаборатории севооборотов, 6 высококвалифицированных специалистов (научные сотрудники). В истории лаборатории севооборотов защищены 2 доктора наук, 4 кандитата наук, 1 магистр биологических наук.

Научно-исследовательская и инновационная деятельность

По своему профилю лаборатория севооборотов является одной из ведущих в Центральном и Северном Казахстане. Длительное время изучаются различные схемы альтернативных различных полевых севооборотов (60 схем севооборотов). По этим схемам уже получены предварительные положительные данные по влиянию на плодородие почвы, на предшественников, урожайность зерна и на продуктивность использования пашни. Особое внимание в исследованиях уделяется зональным особенностям, месту и роли севооборотов, в изучении сберегающего земледелия с учетом диверсификации севооборотов и их соответствия современным экологическим и агрономическим требованиям. Проводятся различные наблюдения, включая изучение состояния снежного покрова перед снеготаянием; определение водного режима почвы до глубины 1 м после схода снега, перед посевом, перед уборкой и перед уходом в зиму. Также проводятся наблюдения за состоянием засоренности посевов перед уборкой в зависимости от предшественников и технологии возделывания; отбираются почвенные образцы в различных почвенных слоях на глубину 0-40 см и 0-100 см для определения содержания NРК до посева, перед уборкой и перед уходом в зиму. Определяется содержание NРК в растениях, проводятся наблюдения за болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур, ведется учет урожая с-х культур по всем вариантам опыта, структурный анализ снопов по всем с-х культурам, технологическая оценка качества зерна яровой пшеницы, биохимическая оценка зерна и маслосемян с-х культур, экономическая оценка различных севооборотов 1 га пашни.

Инновационная деятельность

На основе различных видов севооборотов, в частности, плодосменных севооборотов, увеличивается выход растениеводческой продукции (зерно, маслосемяна, крупа и т.д.), наблюдается рост урожайности по различным предшественникам (минимальный и сидеральный пары, многолетние травы, бобовые культуры), также восстанавливается плодородие почвы (длительный посев зерновых культур, многолетние травы и их травосмеси), увеличивается продуктивность севооборотов с 1 га пашни (зерновые и беспаровые). К деятельности можно отнести рекомендуемые научно-обоснованные системы севооборотов с различной ротацией. Результаты научно-технических разработок активно внедряются в практическом применении фермерских и крестьянских хозяйствах Акмолинской и Северо-Казахстанской области. Также адаптируются элементы точного земледелия, совершенствуются технологии ноу-тилл (прямой посев) в плодосменных севооборотах, проводятся консультации по распространению знаний сельскохозтоваропроизводителям.

Зарубежные партнеры – университеты и научные организации

Сотрудничаем в области земледелии с КазНАУ им.Аль-Фараби, КазАТУ им. С. Сейфуллина, КазНИИЗ иР, Карабалыкской сельскохозяйственной опытной станцией, Северо-Казахстанской СОС и т.д.

Предприятия и организации: ТОО «Аскоп», ТОО «Қос ел Агро»,ТОО «Достык-06», ТОО «Фермер-2002», КХ «Алтын дән», СП КХ «Жанахай».

Партнеры лаборатории: лаборатория точного земледелия,лаборатория адаптивной и агроландшафтной технологий, лаборатория почвенно-агрохимических исследований,отдел пшеницы и семеноводства, лаборатория биохимии и технологической оценки качества с-х культур.

Контакты +7 702 836 79 89,

Тел. 8 (716 – 31) 2 -30 -29, факс. 8 (716 – 31) 2 -30 -32

E- mai: kiyas.aldabergen@mail.ru

1 794 -рет қаралды