Использования сидеральных культур на светло-каштановых почвах в условиях волгоградского заволжья
Н.Б. Рябчикова, Г.С. Егорова, И.Н. Бочерова
Summary
THE YIELD OF AGROPYRON DEPENDING ON WEATHER CONDITIONS, VARIETIES AND METHODS OF SOWING IN THE SOUTH OF THE EUROPEAN TERRITORY OF RUSSIA
S.Yu. Turko, L.P. Rybashlykova
The productivity of agropyron plants was studied depending on the variety, the method of sowing and the weather conditions of the growing year in the conditions of the Volgograd region, the south of the European territory of Russia.
Abstract
Introduction. In the south of Russia, droughts have become more frequent in recent years, which affected the yield of fodder crops, both in pastures and in hayfields. All types of wheatgrass (Agropyron) are of great interest for the creation and restoration of hayfields and pastures in semi-desert and dry steppe regions. Wheatgrass is a perennial spring-type loose bushy cereal, a forage crop, characterized by high productivity and longevity, contains many nutrients in the forage mass, is resistant to pests and diseases, frost and drought resistant, and grows well on light chestnut soils. The purpose of the study is to assess the production potential of wheatgrass plants depending on the variety, sowing method and weather conditions of the growing year in a dry zone. Object. The object of the study were wheatgrass species and varieties: Agropyron cristatum, A. cristatum «Vikrav», A. fragile.
Актуальность. Современное земледелие - это сложнейший комплекс взаимосвязанных задач и их обоснованных решений. В данной статье показана возможность применения в сухостепном Заволжье сидеральных культур для улучшения почвенных показателей при выращивании арбуза столового. Применение в севооборотах сидеральных культур является альтернативой использованию минеральных удобрений в экологически безопасном аграрном производстве, а иногда даже позволяет полностью отказаться от внесения в почву минеральных и органических удобрений. Это обусловлено рядом положительных свойств: увеличением гумуса, изменением пищевого режима, интенсивностью дыхания почвы, агрегатным составом и коэффициентом структурности почвы, а также благоприятным влиянием на плотность сложения почвы и структуру суммарного водопотребления в посевах арбуза столового. Материалы и методы. Исследования проводились на опытном участке Быковской бахчевой селекционной опытной станции. Закладка опыта и сопутствующие наблюдения проводились согласно методикам. Результаты и выводы. Оценка последействия сидеральных культур в посевах арбуза столового показала, что в начале вегетации содержание нитратного азота на 15-42 % больше по сравнению с периодом созревания плодов. Аналогичные данные были получены и по содержанию в пахотном слое почвы подвижного фосфора. Самое высокое содержание обменного калия отмечено в варианте рожь озимая - на 57,1 % и 64,5 % больше по сравнению с вариантами горчица и рожь озимая + горчица (50/50) соответственно. Более высокий эффект последействия был получен по сидеральной культуре рожь озимая, где содержание агрономически ценных агрегатов в почве на начало вегетации составляло максимальное количество. Максимальные значения суммарного водопотребления были получены в варианте рожь озимая, минимальные значения - в вариантах горчица и рожь озимая + горчица (50/50).
Ключевые слова: сидеральные культуры, плодородие почв, гумус, пищевой режим почв, арбуз столовый, рожь озимая, горчица, структура почвы.
Введение
Начиная с 60-х годов земледелие в нашей стране развивалось преимущественно за счет непрерывного наращивания средств химизации [1]. Поэтому на определённом этапе, когда в сельском хозяйстве ещё не было перенасыщения различными препаратами, удалось достигнуть увеличения урожайности почти всех сельскохозяйственных культур [2, 6].
Непрерывное и массовое применение минеральных удобрений, химических средств защиты растений в почву в большом количестве вместе с положительным эффектом стало приводить к широкому развитию негативных явлений в современных агроэкосистемах [7]. Во многих, особенно, в малобуферных почвах с низким содержанием гумуса отмечалось значительное накопление нитратов, пестицидов и т. д. Это стало существенно отражаться на решении практических задач в современном земледелии. Чрезмерное применение химических препаратов всегда сопровождается нерациональным использованием органических удобрений, внедрением в севообороты сидеральных культур, которые принимают участие в формировании гумуса и потенциального плодородия почвы [3, 4]. Хорошо гумусированные, плодородные почвы имеют оптимальный, экологически сбалансированный состав, буферность, влагоёмкость, благоприятное для растений сочетание воздушного, теплового и пищевого режима [9]. Такие почвы обладают хорошо выраженной противоэрозийной устойчивостью, что немаловажно для сухостепной зоны Заволжья.
Благоприятные почвенно-климатические условия зарубежных стран позволили широко применять сидераты довольно давно [13]. В Германии используют около тридцати различных культур. Среди них клевер, люпин, сераделла, вика, пелюшка, райграс, горчица, фацелия и другие [10, 13]. Во Франции в качестве сидеральной культуры на зеленое удобрение применяют даже кормовой редис [13]. Швейцария как лучшую сидеральную культуру использует фацелию, хозяйственное значение которой заключается в том, что она является медоносом [11].
В последние годы и в России всё чаще употребляется термин «органическое земледелие и зеленое удобрение». В сельском хозяйстве это форма ведения хозяйства, в рамках которой сознательно минимизируют использование синтетических удобрений, пестицидов, генетически модифицированных организмов [8].
Важнейшим из способов обогащения почвы является применение сидератов. Сидерация - это заделка в почву еще зеленых не отмерших, богатых сахарами, крахмалом, белком и азотом растений, а также корней растений, еще функционирующих ко времени обработки почвы. Это отличает зеленое удобрение от других органических удобрений [3, 5]. Перечень растений-сидератов довольно большой - это бобовые, злаковые, крестоцветные культуры [9]. Зеленое удобрение - это важный экологический и фитосанитарный фактор современного, развитого земледелия. Применение сидератов гарантирует воспроизводство плодородия почвы и получение стабильно высоких урожаев экологической продукции.
Ведение сельского хозяйства в засушливом Заволжье отличается от увлажненных регионов, так как имеет весьма ограниченные запасы органических удобрений. Поэтому основным источником обогащения органическими веществами каштановых и светло-каштановых почв сухой степи Заволжья может служить возделывание в полевых севооборотах сидеральных культур [8, 12].
Природные условия сухостепной зоны Заволжья оказывают на рост и развитие бахчевых культур как положительное, так и отрицательное влияние. Положительные факторы - большая общая продолжительность солнечного сияния, температурный режим (достаточно высокие значения средних температур, сумм активных и эффективных температур). Отрицательные факторы - суховеи и недостаток влаги, для накопления которой необходим определённый комплекс агротехнических мероприятий [7].
Также получение хороших и стабильных урожаев бахчевых культур в зоне исследований зависит от многих факторов, среди которых определяющее значение имеет плодородие почвы [9]. Пополнение запасов органического вещества в почве - это главное предназначение сидерации. Подобное удобрение обладает полным набором питательных веществ, которые необходимы для роста и развития бахчевых культур. Питательные элементы в составе зеленого удобрения, такие как азот, фосфор, калий и др., находятся в биологически связанной форме - в виде органического вещества, которое не вымывается и не загрязняет почву [3, 9].
Материалы и методы. Цель настоящих исследований заключалась в установлении влияния сидеральных культур на почвенные показатели в посевах арбуза столового на светло-каштановых почвах Волгоградского Заволжья.
Исследования по использованию сидеральных культур в качестве предшественника для бахчевых культур, определения их влияния на почвенное плодородие в посевах арбуза столового проводились на опытном участке Быковской бахчевой селекционной опытной станции в 2019-2020 гг.
Почвенный покров на обследуемом участке представлен светло-каштановыми, супесчаными почвами.
Объектами исследований являлись сидеральные культуры: рожь озимая, горчица, рожь озимая + горчица (50/50).
Закладку опыта проводили по общепринятым методикам С. С. Литвинова. По Н. И. Савинову проводили определение агрегатного состава почвы методом сухого просеивания для пахотного слоя почвы (0-30 см).
Нитратный азот определяли ионоселективным методом, подвижный фосфор - по методике Б. П. Мачигину, обменный калий определяли методом пламенной фотометрии.
Результаты и обсуждение
Положительная роль сидеральных культур определяется большим накоплением количества органической массы в виде корневых и пожнивных остатков. В 2019 году сравнительный анализ качественных характеристик изучаемых сидеральных культур показал, что максимальные значения по надземной массе (18,68 т/га) были получены у ржи озимой, а это в 1,5 раза больше по сравнению с горчицей и в 2,3 раза больше по сравнению с вариантом рожь озимая + горчица (50х50) (рисунок 1).
Рисунок 1 - Количество массы пожнивно-корневых остатков сидератов 2019 год
По проведённой оценке корневой массы минимальные значения отмечены по сидерату горчица, что на 45,2 % меньше по сравнению с сидеральной культурой гор- чица+рожь озимая (50х50) и в 3,8 раза меньше сидерата рожь озимая. Та же тенденция прослеживается и по результатам оценки сухой массы пожнивно-корневых остатков. В варианте рожь озимая количество пожнивно-корневых остатков в пахотном слое почвы (0-30 см) на 66,7 % больше по сравнению с вариантом горчица+рожь озимая и значительно больше по сравнению с сидеральной культурой горчицей.
Рисунок 2 - Дыхание почвы (кг/га в час)
Хорошая обеспеченность почвы кислородом оказывает благоприятное влияние на жизнедеятельность бактерий и других почвенных микроорганизмов, участвующих в разложении пожнивно-корневых остатков, на ее плодородие в целом. Интенсивность дыхания почвы, почвенный газообмен - характерный показатель воздушного режима. Как показали проведённые нами исследования, данный показатель во всех изучаемых вариантах достигал максимальных значений к середине лета, при наибольшей интенсивности дыхания почвы по сидеральной культуре рожь озимая - 4,08 СО2, кг/га, что на 16,9 % больше по сравнению с сидератом горчица, на 20,3 % больше по сравнению с вариантом рожь озимая+горчица (50х50) и в 2 раза больше по сравнению с паром (рисунок 2). К концу вегетативного периода интенсивность почвенного дыхания снижается во всех изучаемых вариантах. сидеральный арбуз почвенный
Корневая система сидеральных культур усваивает труднодоступные фосфаты, кальций и магний из нижних слоев почвы, вынося их в надземную массу, а после запашки и минерализации они используются в доступной форме последующими культурами. Влияние изучаемых сидеральных культур на степень обогащения органическим веществом определяли расчетным методом с применением коэффициента гумификации для супесчаных почв. Содержание гумуса составляло от 0,07 до 0,34 т/га, с наибольшим содержанием в варианте опыта рожь озимая и наименьшим показателем в варианте с применением сидеральной культуры горчица (рисунок 3).
Рисунок 3 - Показатели образования гумуса (в слое 0-30 см), т/га 2019 год
Прямое влияние сидератов на улучшение обеспеченности почвы элементами питания подтверждается нашими исследованиями. Оценка пищевого режима почвы показала, что количество нитратного азота колебалось от 36,0 до 62,0 мг/кг с максимальными значениями по сидеральной культуре горчица и минеральных по культуре рожь озимая (рисунок 4). При использовании в качестве сидеральной культуры горчицы количество калия в пахотном слое почвы на 15 % больше по сравнению с культурой рожь озимая и на 65 % больше по сравнению с вариантом опыта рожь озимая + горчица (50/50). Количество подвижного фосфора разнилось незначительно и составило от 71,5до 85,3мг/кг.
Рисунок 4 - Содержание элементов питания (мг/кг абсолютно-сухой почвы) в 2019 году
В 2020 году по всем предшественникам сидеральных культур производился посев арбуза столового, раннего срока созревания Триумф.
Пищевой режим почвы напрямую определяет наличие основных питательных веществ. Анализ содержания азота N03" в пахотном слое почвы в посевах арбуза с использованием различных сидеральных культур показал, что в фазу «всходы» во всех вариантах его содержание выше. По сравнению с периодом созревания плодов отмечалось повышение нитратного азота на 15-42 % при максимальных значениях в варианте рожь озимая и минимальных показателях - в варианте горчица (рисунок 5). Исследованиями выявлено, что в начальный период роста растений арбуза столового наибольшее количество нитратного азота было в варианте опыта рожь озимая, на 23,9 % больше по сравнению с сиде- ральной культурой горчица и на 3,6 % больше по сравнению с вариантом рожь озимая + горчица (50/50). Сравнительный анализ размещения арбуза столового по пару и сидераль- ным культурам показал преимущество вариантов опыта рожь озимая и рожь озимая + горчица (50/50), где нитратного азота в фазу всходов на 23,9 % и 19,6 % больше по сравнению с его наличием по пару соответственно. Аналогичные данные были получены и по содержанию в пахотном слое почвы подвижного фосфора, при максимальных значениях по си- деральной культуре рожь озимая, на 16,4 % и больше по сравнению с вариантом рожь озимая + горчица (50/50), на 25,8 % больше по сравнению с сидеральной культурой горчица и на 20,0 % больше по сравнению с паром. Также было отмечено в посевах арбуза по сидеральной культуре рожь озимая самое высокое содержание обменного калия, на 57,1 % и 64,5 % больше по сравнению с вариантами опыта горчица и рожь озимая + горчица (50/50), на 30,5 % больше по сравнению с паром. К периоду созревания плодов количество элементов питания снижается во всех изучаемых вариантах опыта.