За период стационарных исследований с 1990 по 2018 г. произошли существенные изменения в погодных условиях, которые сводятся к потеплению зимнего периода на 3,5 °С, сельскохозяйственного года (сентябрь – август) – на 1,9 °С, резким перепадам среднесуточной температуры воздуха в вегетационный период и даже появлению нового типа засухи – холодная, когда приостанавливается рост растений, а развитие их происходит интенсивно. Кроме того, за последние годы участились засухи в поздний вегетационный период, которые оказывают негативное влияние на урожайность с.-х. культур [1 – 6]. В этих условиях реакция кормовых культур на агротехнические приёмы, в первую очередь на эффективность удобрений, была неоднозначной, особенно в засушливые годы.

По нашему мнению, многолетние стационарные исследования в сравнении с краткосрочными опытами (3 – 4 года) охватывают всё многообразие погодных условий и дают более объективные результаты.

Цель исследования – установить устойчивость кормовых культур на удобренном фоне в борьбе с засухой.

Материал и методы исследований. Объектом исследований были кормовые культуры на двух фонах питания, возделываемые в 6-польных севооборотах многолетнего стационарного опыта.

Почва стационара – чернозём южный (террасовый) карбонатный среднемощный тяжёлого гранулометрического состава на жёлто-бурой древнеаллювиальной глине, подстилаемый делювиальной глиной. Почва от соляной кислоты вскипает с поверхности и по профилю бурно.

Количество гумуса в пахотном слое почвы до 4,0 %, Na и ёмкости поглощения – соответственно до 0,180 и 31,9 мг/экв., Р₂О₅ – 2,50 и К₂О – 38,1 на 100 г почвы.

Объёмная масса в слое 0 – 30 см почвы равна 1,22 г/см³, максимальная гигроскопичность – 7,68 %, влажность устойчивого завядания – 34,5 мм, полевая влагоёмкость – 111,4 мм.

Погодные условия, сложившиеся за 29 лет исследований, характеризуются следующими показателями (ГТК по Селянинову): слабая засушливость (1,0 – 1,3) проявлялась всего 2 года, умеренная (0,7 – 1,0) – 7 лет, очень сильная (0,4 – 0,7) – 12 лет и условия пустыни (<0,4) – 8 лет.

За последние 10 лет (2009 – 2018 гг.) засуха участилась, 7 лет засушливость была очень сильной, 2 года – условия пустыни и всего 1 год – умеренная засушливость.

Исследования велись в 6-польных севооборотах, кукуруза и сорго возделывались в зернопаропропашном с чередованием: пар чёрный кулисный – озимые – яровая твёрдая пшеница – кукуруза и сорго на силос – яровая мягкая пшеница – ячмень.

Злаково-бобовая смесь в сидеральном севообороте возделывалась с чередованием: злаково-бобовая смесь на зелёное удобрение – яровая твёрдая пшеница – яровая мягкая пшеница – просо – яровая мягкая пшеница – ячмень; в почвозащитном севообороте с чередованием: суданская трава летнего срока посева – яровая твёрдая пшеница – яровая мягкая пшеница – горох – яровая мягкая пшеница – ячмень.

Технология возделывания с.-х. культур – принятая для центральной зоны области.

Под пары внесли P₈₀К₄₀ кг д.в. на 1 га, под непаровые предшественники – N₄₀Р₄₀ кг д.в. на 1 га.

Для основной обработки почвы применялся отвальный плуг ПН-4-35, закрытия влаги в почве – зубовые бороны БЗТУ-1,0, для предпосевной культивации и обработки паров – культиватор КПГ-4, после посевного прикатывания – кольчатые катки, для посева ранних яровых культур – сеялка СЗП-316, кукурузы и сорго на силос – сеялка СУПН-8.

Учёт урожая зерновых культур проводился комбайном «Сампо-500», кукурузы и сорго на силос, злаково-бобовой смеси и суданской травы на зелёный корм – вручную.

Для лабораторных работ использовались современные приборы: пламенный фотометр PLvNO-4, электрофотоколориметр КФК-2, ионометр универсальный, прибор ИДК-1, микроскоп, персональный компьютер.

Статистическая обработка урожая проводилась ежегодно по Б.А. Доспехову (1979).

Результаты исследований. Основными факторами, влияющими на урожайность кормовых культур за годы исследований, явились осадки и температура воздуха за вегетационный период. По этим показателям рассчитывался гидротермический коэффициент (ГТК) и засушливость (табл. 1).

1. Метеорологические условия для формирования урожая с.-х. культур по ротациям 6-польного севооборота за 1990 – 2018 гг.

Ротация (годы)	Вегетационный период (май – август)
Ротация (годы)	температура, °С	осадки, мм	ГТК	засушливость
1-я (1990 – 1995)	18,6	167	0,72	0,7 – 1,0
2-я (1996 – 2001)	19,7	148	0,56	0,4 – 0,7
3-я (2002 – 2007)	19,3	147	0,56	0,4 – 0,7
4-я (2002 – 2007)	20,8	123	0,55	0,4 – 0,7
5-я (2014 – 2018)	17,7	124	0,47	0,4 – 0,7
За 5 ротаций	19,2	142	0,57	0,4 – 0,7
Среднемноголетние	19,1	155	0,59	0,4 – 0,7

Примечание: за 5-ю ротацию данные за 5 лет.

Наиболее благоприятные погодные условия для формирования урожая кормовых культур сложились в 1-й ротации севооборотов. За эти годы была умеренная засушливость – 0,7 – 1,0, остальные годы ротаций были подвержены очень сильной засушливости – 0,4 – 0,7. Урожайность кормовых культур и эффективность удобрений во многом зависели от этого вида засушливости.

Самая высокая урожайность зелёной массы кукурузы и сорго отмечена в 1-й ротации при умеренной засушливости, злаково-бобовой смеси и суданской травы – в 3-й ротации, благоприятной для этих культур (табл. 2).

2. Урожайность кормовых культур в зависимости от фона питания по ротациям 6-польного севооборота, ц с 1 га зелёной массы

Ротация (годы)	Культура				Засушливость (ед.)
Ротация (годы)	кукуруза	сорго	злаково-бобовая смесь	суданская трава летнего срока посева	Засушливость (ед.)
1-я (1990 – 1995)	328304	216202	101101	140139	0,7 – 1,0
2-я (1996 – 2001)	162147	183166	10793	154144	0,4 – 0,7
3-я (2002 – 2007)	132108	115108	169142	237179	0,4 – 0,7
Среднее за три ротации	207186	171159	126112	177154	0,4 – 0,7
4-я (2008 – 2013)	107120	–	10993	132123	0,4 – 0,7
5-я (2014 – 2018)	8484	–	11586	127118	0,4 – 0,7
Среднее за пять ротаций	163153	–	120103	158140	0,4 – 0,7

Примечание: над чертой – удобренный фон, под чертой – неудобренный фон. В 4-й и 5-й ротациях посев сорго не проводился.

В среднем за три и пять ротаций по урожайности кукуруза занимала первое место среди кормовых культур. Сорго и суданская трава по этому показателю примерно были одинаковыми. Злаково-бобовая смесь по урожайности существенно уступала им.

Эффективность удобрений по кормовым культурам отмечалась не во все годы. Из 29 лет существенная прибавка в урожайности зелёной массы кукурузы была только 11 лет, злаково-бобовой смеси – 8 и суданской травы – 7, сорго за 18 лет – 6, составив соответственно 10 ц с 1 га; 17, 18 и 13 ц с 1 га.

Максимальная отдача от удобрений получена по кукурузе – 93 ц с 1 га, зелёной массы, злаково-бобовой смеси – 76, суданской травы – 95, сорго – 67 ц с 1 га.

Наибольший недобор в урожае от отрицательного влияния удобрений в зелёной массе составил соответственно 112; 14; 52 и 24 ц с 1 га.

Снижение в урожайности на удобренном фоне на примере кукурузы в 2011 г. объясняется обильным выпадением осадков в июне, которые способствовали поверхностному формированию корневой системы. На удобренном фоне урожайность составила 86 ц, неудобренном – 198 ц с 1 га, в бессменном её посеве – соответственно 95 и 204 ц с 1 га зелёной массы.

За 29 лет исследований проявлялись все виды засушливости: из них условия пустыни 8 лет, очень сильная засушливость – 12, умеренная – 7 и слабая – 2 года. Однако реакция кормовых культур на удобренный и неудобренный фоны к засухе была неоднозначной (табл. 3).

3. Вид засушливости в зависимости от урожайности кормовых культур и фона питания за 1990 – 2018 гг.

Вид засушливости	Урожайность зелёной массы кормовых культур, ц с 1 га	Культура
Вид засушливости	Урожайность зелёной массы кормовых культур, ц с 1 га	кукуруза	сорго	злаково-бобовая смесь (овёс + горох)	суданская трава летнего срока посева
Слабая (1,0 – 1,3)	более 200		5/4	4/2	7/4
Умеренная (0,7 – 1,0)	100 до 200	13/14	11/10	11/11	17/19
Очень сильная (0,4 – 0,7)	50 до 100	9/10	3/4	11/14	4/6
Условия пустыни (< 0,4)	< 50	1/0	0/0	2/2	1/0

Примечание: слева от черты количество лет на удобренном фоне, справа – на неудобренном.

Наиболее благоприятные погодные условия для формирования урожайности всех культур – более 200 ц зелёной массы с 1 га сложились при слабой засушливости на удобренном фоне. При умеренной засушливости с урожайностью кормовых культур от 100 до 200 ц с 1 га такой чёткой закономерности не наблюдалось в зависимости от фона питания.

Наибольшее количество лет в условиях очень сильной засухи с урожайностью кормовых культур от 50 до 100 ц с 1 га отмечалось на неудобренном фоне. Особенно это относится к злаково-бобовой смеси и суданской траве – соответственно 14 и 6 лет.

Самой засухоустойчивой культурой на обоих фонах питания оказалось сорго, которое не подвергалось засушливости, близкой к условиям пустыни. Наиболее подверженной этой засушливости была злаково-бобовая смесь на двух фонах питания – по 2 года.

Таким образом, несмотря на низкую эффективность удобрений в засушливые годы, они играют заметно положительную роль в борьбе с засухой.

Многие исследователи считают, что применение минеральных удобрений является одним из основных факторов повышения урожайности с.-х. культур [7 – 10]. С этим вполне можно согласиться, если они применяются в регионах с большим количество выпадения осадков, хорошим увлажнением почвы и с низким содержанием её плодородия. Например, до Первой мировой войны в Германии, когда мало применялись минеральные удобрения, урожайность составляла 12 – 15 ц с 1 га зерновых культур, а в настоящее время – 63 ц с 1 га [11].

В учебниках по земледелию с 1960 по 1970 г. было отмечено, что применение минеральных удобрений на чернозёмных почвах малоэффективно, а их плодородия достаточно для получения хорошего урожая в течение 100 – 150 лет [12, 13]. Другая часть учёных считает, что в засушливых условиях применение минеральных удобрений является т.н. сухим поливом [5, 14].

Результаты наших исследований подтверждают все эти положения [6, 15, 16]. Во влажные годы с хорошими запасами влаги в почве и оптимальной температурой воздуха эффективность минеральных удобрений очень высокая. В годы с хорошими запасами влаги в почве, но с сухой жаркой погодой и низкой относительной влажностью воздуха их эффективность резко снижается. При дефиците тепла, или так называемой холодной засухе, усвоение минеральных удобрений, особенно азотных, находится на низком уровне, что приводит к замедленному росту растений и интенсивному их развитию. В такие годы эффект от удобрений отсутствует. В годы с суховейными явлениями при низких запасах влаги в почве в результате повышенной концентрации почвенного раствора на удобренном фоне происходит заметное снижение урожая. Все эти явления подтверждаются нашими исследованиями за 29 лет.

Выводы

1. Основными причинами низкой эффективности минеральных удобрений и урожайности кормовых культур за годы исследований являются: потепление климата и увеличение повторяемости засух, резкие среднесуточные перепады температуры и влажности воздуха, а в результате стрессовые ситуации для растений, появление холодной засухи из-за дефицита тепла, когда замедляются рост растений и интенсивное их развитие, усиление ветровой деятельности, что приводит к большим потерям почвенной влаги, выпадение осадков в виде ливней и т.д.

2. В условиях часто повторяющихся засух за 29 лет исследований наибольшую урожайность из кормовых культур сформировала кукуруза на силос, по этому показателю несколько ей уступала только суданская трава.

Самой засухоустойчивой культурой за 18 лет было сорго, за 29 лет – суданская трава летнего срока посева. Эти культуры меньше были подвержены очень сильной засухе.

3. Применение минеральных удобрений играет важную роль в борьбе с засухой. За все годы кормовые культуры, кроме слабой засушливости – благоприятной для урожая, меньшее количество лет были подвержены как умеренной, так и сильной засухе на удобренном фоне.

Наиболее отзывчивой на удобрения культурой в среднем за 18 и 29 лет оказалась суданская трава, прибавка зелёной массы составила соответственно 23 и 18 ц с 1 га, кукурузы – 21 и 10, сорго – 13, злаково-бобовой смеси – 14 и 17 ц с 1 га.