CC BY
125
МАСЛИЧНЫЕ КАПУСТНЫЕ КУЛЬТУРЫ - ПЕРСПЕКТИВНЫЙ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ СИДЕРАТ
Е.А. Стрельников, канд. биол. наук, ст. науч. сотр. Л.А. Горлова, канд. биол. наук, вед. науч. сотр., зав. отделом Э.Б. Бочкарева, д-р с.-х. наук, гл. науч. сотр. В.С. Трубина, науч. сотр., зав. лабораторией
Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В.С. Пустовойта (Россия, г. Краснодар)
DOI: 10.24411/2500-1000-2018-10344
Аннотация. Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о том, что за столетний период после экспедиции В.В. Докучаева черноземы Центральной части России потеряли около 25-40% гумуса. Основополагающие причины, вызывающие потерю гумуса в пахотных черноземах - сокращение количества поступающего в почву органического вещества, интенсификация обработки почвы, химическое разложение под влиянием вносимых физиологически кислых удобрений и эрозия. На почвах с пониженным содержанием органического вещества получать стабильные и высокие урожаи сельскохозяйственных культур крайне сложно и возможно лишь при условии расширенного воспроизводства почвенного плодородия, постоянно улучшая ее агрохимические показатели. Такие факторы, как нехватка органических удобрений в виде навоза и большие затраты на его внесение не позволяют обеспечить бездефицитный баланс органического вещества в почве. Внедрение в структуру посевных площадей сидеральных культур отчасти позволит удовлетворить потребности возделываемых сельскохозяйственных культур севооборота в элементах питания и получать высокие урожаи. В данной статье представлены результаты производственных опытов и научных исследований по изучению применения сидеральных культур в различных почвенно-климатических условиях России и других стран. Исходя из результатов проведенного исследования, авторами рекомендуется использовать в качестве сидеральной культуры представителей из семейства капустных так, как они в большей мере отвечают основным требованиям, предъявляемым к промежуточным культурам, благодаря холодостойкости, короткому вегетационному периоду, способности интенсивно наращивать зеленую массу богатую протеином. Наиболее предпочтительна горчица белая для улучшения фитосанитарного состояния полей, повышения почвенного плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур. В сложившейся экономической ситуации биологизация сельскохозяйственного производства может стать наиболее эффективным и экономически выгодным способом интенсификации земледелия.
Ключевые слова: сидераты, зеленое удобрение, горчица белая, горчица сарептская, рапс озимый, сурепица, редька масличная, биологическая активность почвы, биофумигация, предшественник, урожайность.
Сидерация - это прием удобрения почвы путем запахивания зеленой массы растений с целью ее обогащения азотом и органическими веществами. В современной литературе определения - «сидерация» и «зеленое удобрение» принято считать синонимами, а используемые для заделки в почву культуры, называют сидератами [1].
Сидерация паров, как агротехнический прием, направленный на повышение эффективного и потенциального плодородия почв, достаточно изучена и широко практикуется в Нечерноземной зоне России. В земледелии ЦЧЗ этот прием, к сожалению, не получил должного распространения, поскольку почвенно-климатические осо-
бенности накладывают свой отпечаток на весь комплекс агротехнических мероприятий, связанных с сидерацией. Для степной и лесостепной зон практически не изучены вопросы выбора культур для сидеральных паров, а также влияния сидерации на эффективное и потенциальное плодородие почв, и в первую очередь, на новообразование гумуса. В Нечерноземной зоне основные требования сводятся к высокой продуктивности сидеральных культур (наземная и подземная биомасса). Например, в Ростовской области весьма важным требованием является экономное расходование основного запаса влаги сидеральной культурой, раннее освобождение поля с тем, чтобы ко времени посева озимых была возможность для качественной подготовки почвы, а запас влаги обеспечивал получение своевременных всходов озимых и нормальное развитие в осенний период. Также мало сведений о влиянии различных сидератов на минеральное питание последующих культур.
Целью исследования являлось обобщение результатов отечественного опыта использования масличных капустных культур в качестве сидерата для повышения почвенного плодородия и урожайности сельскохозяйственных культур в различных почвенно-климатических условиях Российской Федерации.
Агроклиматические условия Российской Федерации позволяют широко применять зеленое удобрение. В зависимости от почвенно-климатических ресурсов, гранулометрического состава почв, специализации сельскохозяйственного предприятия можно размещать большой набор промежуточных культур, как на корм, так и на зеленое удобрение. При этом следует учитывать, что теплолюбивые промежуточные культуры прекращают вегетацию при среднесуточной температуре воздуха ниже 10 °С, холодостойкие (горох, вика, горчица белая, рапс, сурепица и др.) - ниже 5 °С.
В условиях нашей страны, а также за рубежом наиболее перспективными для возделывания в промежуточных посевах считаются культуры из семейства капустных. Так, как они в большей мере отвеча-
ют основным требованиям, предъявляемым к промежуточным культурам.
Способы заделки зеленого удобрения в почву влияют на эффективность его использования. Отрицательным моментом при внесении зеленых удобрений в почву является их заделка в одном горизонте с семенами. Дело в том, что близкое расположение свежих удобрений к семенам, негативно влияет на их всхожесть. Свежие растительные остатки практически всегда содержат ингибиторы прорастания и роста, в связи с этим после заделки их в почву необходимо выждать некоторое время, чтобы они были переработаны микроорганизмами.
Опытами, проведенными А.А. Шахрай, установлено увеличение содержания органического вещества в дерново-подзолистой супесчаной почве на 0,09 % при запашке ярового рапса на сидерат [2]. Органические вещества, получаемые в результате минерализации зеленого удобрения можно рассматривать как резерв необходимых растениям питательных элементов. При заделке их в почву, трансформация в усвояемую форму происходит постепенно, в течение всего вегетационного периода, что обеспечивает непрерывный рост растений. Скорость перехода от труднодоступных различных соединений к доступным для растений формам элементов питания и их накопление, зависит от биохимических процессов, протекающих в почве [3]. Интенсивность микробиологических процессов, видовой и количественный состав почвенной микрофлоры зависит от естественного состояния почвы, а также степени антропогенного воздействия на нее. Обработка почвы, напрямую оказывает влияние на воздушный, водный и тепловой режимы, что в свою очередь воздействует на развитие микроорганизмов [4]. В своих опытах А.А. Васильев отмечает, увеличение содержания Р2О5 в почве после ярового рапса на 16,5 мг/кг и связывает это со способностью капустных культур усваивать фосфор из труднодоступных соединений почвы [5].
В опытах Южно-Уральского научно-исследовательского института плодоово-щеводства и картофелеводства отмечено,
что заделка растительной биомассы сиде-ратов снижала объемную массу пахотного слоя почвы на 0,05 г/см3 в варианте с яровым рапсом и на 0,09 г/см3 - в варианте с вико-овсяной смесью. По данным А.А. Васильева, анализ почвы показал улучшение физических и агрохимических свойств выщелоченного чернозема при заделке си-деральных культур на зеленое удобрение. Применение зеленого удобрения повышало содержание гумуса в почве на 0,220,28% и снижало рН на 0,02-0,04 единицы в сравнении с чистым паром [5].
В Центральной орошаемой зоне Ростовской области В.Н. Щедриным с соавторами были проведены исследования в ОАО «Аксайская Нива» по изучению влияния сидератов на агрохимические свойства чернозема обыкновенного. В качестве си-деральных культур авторы использовали сорта: гороха - Готик, ярового рапса -Таврион, горчицы сарептской - Донская 8, гречихи - Казанка, люпина - Орловский сидерат. Исходя из полученных данных, В.Н. Щедрин с соавторами отмечает эффективность использования сидеральных культур так, как они являются дополнительным источником органического вещества, повышающего количество питательных веществ в почве. Наиболее продуктивной культурой при использовании в качестве сидерата, оказалась горчица са-рептская, при ее использовании обогащение почвы нитратным азотом увеличилось на 15%, подвижным фосфором - на 19%, обменным калием - на 16% [6].
В Белгородской области на базе ЗАО «Краснояружской зерновой компании» в 2013-2014 гг. С.А. Линковым с соавторами были проведены полевые опыты по изучению воздействия горчицы белой, гречихи и сои (сидеральные культуры) и способов их заделки на биологическую активность почвы, а также урожайность подсолнечника и кукурузы на зерно. Среди представленных сидеральных культур, в опыте выделилась горчица белая, при ее заделке установлена наиболее высокая микробиологическая активность почвы. Важным показателем эффективности применения сиде-ратов является урожайность последующих культур севооборота. По данным авторов
максимальная урожайность подсолнечника от 2,5 до 3,0 т/га была получена при использовании в качестве сидерата горчицы белой. Менее эффективной оказалась соя. Минимальная урожайность получена на контроле. При возделывании кукурузы на зерно наиболее эффективной сидеральной культурой оказалась горчица белая, средняя урожайность по вариантам опыта составила 7,4 т/га [7].
В настоящее время большое внимание уделяется способности сельскохозяйственных культур и севооборотов очищать поля от сорной растительности, а также предупреждать размножение и накопление в почве вредителей и возбудителей болезней. Подавление сорной растительности при возделывании капустных культур происходит под воздействием тиоцианов -серосодержащих соединений, получаемых в процессе распада глюкозинолатов. Глю-козинолаты - это биологически активные вещества, находящиеся в листьях, стеблях, семенах, корнях и корневых выделениях растений семейства капустных, попадая в почву, они ингибируют прорастание семян и вегетативных органов размножения сорняков (биофумигация) [8].
Известно, что запаханная растительная масса капустных культур, ингибирует весной рост щирицы запрокинутой (Amaránthus retrofléxus L.), пастушьей сумки (Capsella bursa-pastoris L.), щетинника зеленого (Setaria viridis L.), паслена черного (Solanum nigrum L.) и куриного проса (Echinóchloa crus-gálli L.) Озимые совки, на ранних этапах своего развития, питаются на сорной растительности, предпочитая пырей, бодяк, горцы и лебеду.
Васильев А.А. в своих исследованиях установил, что при смене чистого пара на сидеральный происходит улучшение фи-тосанитарного состояния полей. Запас жизнеспособных семян сорняков в слое почвы от 0 до 30 см после вико-овсяной смеси снижался на 3,3%, после ярового рапса на 12,5%, а также отмечено снижение количества озимой совки (Agrotis segetum) в 1,69 и 1,93 раза соответственно [5]. Причиной уменьшения численности озимой совки в пахотном слое почвы можно считать аллелопатическое, а также
агротехническое воздействие сидератов влияющих на снижение засоренности полей.
Чтобы правильно подобрать культуры, используемые на зеленое удобрение в качестве фитосанитарного мероприятия, нужно хорошо знать фитопатогенный потенциал, включая наличие семян сорняков в обрабатываемом слое почвы и специфическое действие определенных сидератов в подавлении вредителей и патогенных грибов, имеющихся на живых растениях. Значительные потери урожая картофеля связаны с болезнями, которые вызывают патогенные грибы, бактерии и вирусы. В Западной Сибири А.А. Малюгой с соавторами, отмечено подавляющее действие на гриб Rhizoctonia solani Kuhn. веществами, полученными в процессе разложения пожнивных остатков рапса и горчицы. При изучении воздействия веществ, полученных из корневой и прикорневой зон растений рапса и горчицы на возбудителя ри-зоктониоза картофеля, выявлено подавление линейного роста колоний R. solani в чашках Петри с экстрактами из рапса (от 100,0 до 60,3%), горчицы сарептской (от 99,7 до 62,7%). Капустные культуры лучше всего оздоравливают почву за один вегетационный период, их действие на фи-топатоген обусловлено веществами, которые содержатся в корнях, корневых выделениях и при разложении пожнивных остатков [9]. В исследованиях А.А. Васильева заделка ярового рапса в почву снижала распространение возбудителя ризоктониоза (R. solani) на клубнях следующего за сидеральным паром картофеля: у сорта Тарасов - на 44,1%, Спири-дон - на 25,7%, а запашка вико-овсяной смеси, соответственно, - на 25,9 и 15,7% по сравнению с чистым паром. Распространение парши обыкновенной в варианте с рапсом снижалось у сорта Тарасов на 36,1%, Спиридон - на 15,9%, а в варианте с однолетними травами - на 12,2 и 16,0% по сравнению с контролем [5].
В опытах проведенных И.Я. Пигоревым и И.А. Пашиным на базе АФ «Стройтранс-газАгро» Фатежского района Курской области, показана эффективность норм высева семян горчицы белой на продуктив-
ность сортов картофеля. Наилучший результат был получен при норме высева семян горчицы белой 30-32 кг/га и запашке 25-30 т/га зеленой массы на сидерат - где прибавка урожайности изученных сортов картофеля составила 11,4 т/га, или 104%. Применение сидератов способствовало нарастанию вегетативной массы и урожайности сортов картофеля [10].
Зелениным И.Н. в условиях выщелоченных черноземов Среднего Поволжья были проведены исследования по подбору наиболее эффективных яровых сидеральных культур, а также изучению их влияния на продуктивность следующих после них культур в звене севооборота. В данном опыте изучалось влияние заделки биомассы сидеральных культур сортов: вики яровой - Орловская, редьки масличной -Тамбовчанка и горчицы белой - Радуга на продуктивность озимой пшеницы - Безен-чукская и проса - Благодатное. Норма высева семян вики яровой составляла 6080 кг/га, редьки масличной 20-25 кг/га, горчицы белой 8-10 кг/га. Приведенные автором результаты исследований доказывают эффективность применения вышеуказанных культур в качестве зеленого удобрения. Отмечено повышение продуктивности озимой пшеницы следующей после сидерального пара. При заделке горчицы белой в сравнении с чистым паром увеличение урожайности культуры составило 8%, а редьки масличной до 14%. Также выявлена прибавка урожайности проса, выращиваемого второй культурой в звене севооборота 5% (при заделке горчицы белой) и около 9% (при заделке редьки масличной) [11].
Созданием сортов горчицы белой в РФ занимаются: ФГБНУ «Федеральный научный центр «Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур имени В.С. Пустовойта», ФГБНУ «Российский научно-исследовательский и проектно-технологический институт сорго и кукурузы», ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр «Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова», «Федеральный научный центр кормопроизводства и агроэкологии имени В.Р. Вильямса», ФГБНУ
«Пензенский научно-исследовательский институт сельского хозяйства», ФГБНУ «Всероссийский научно-
исследовательский институт рапса», ФГБУН «Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий Российской академии наук».
Среди вышеуказанных учреждений ФГБНУ «Федеральный научный центр «Всероссийский научно-
исследовательский институт масличных культур имени В.С. Пустовойта» занимает лидирующие позиции по селекции горчицы белой. За последние несколько лет были созданы сорта Радуга, Колла, Руслана. Первый в отечественном производстве безэруковый сорт горчицы белой Радуга обладает высокими начальными темпами роста, является отличным зеленым удобрением. Урожайность зеленой массы составляет 25 т/га. Руслана - безэруковый сорт с высоким потенциалом урожайности семян. Урожай зеленой массы - около 25 т/га. Радуга и Руслана сорта, рекомендованные для использования в различных отраслях пищевой промышленности. Лучшим сортом горчицы белой для выращивания на сидераты является сорт Колла. Этот сорт отличается от Радуги и Русланы большей высотой растений (в отдельные годы она достигает 2,0 м) и, как следствие, большим урожаем зеленой массы - 35 т/га, а также быстрой ее минерализацией в почве. Это дает сорту Колла преимущество перед другими сортами горчицы белой при использовании на сидерат и зеленый корм для животных. Содержание эфиров в семенах сортов Радуга - 0,06%, Колла -0,10% и Руслана - 0,03%. Содержание
20-25 мкмоль/г. Данные сорта горчицы белой допущены к производству во всех регионах РФ.
Таким образом, обобщение результатов научных исследований и производственных опытов в различных почвенно-климатических условиях свидетельствует о том, что применение зеленого удобрения капустных культур, в занятых парах и промежуточных посевах способствует окультуриванию почвы, а также повышению урожайности сельскохозяйственных культур в целом. Среди культур из семейства капустных используемых в качестве зеленого удобрения особого внимания заслуживает горчица белая. Она способствует не только повышению урожаев последующих культур севооборота, но и повышению микробиологической активности почвы, накоплению в ней элементов питания. Посевы горчицы белой оструктури-вают почвы, улучшают влаго- и воздухопроницаемость, способствуют удержанию азота, корневая система легко преобразует труднодоступные фосфаты в усвояемую форму. Горчица белая обладает ярко выраженными фитосанитарными свойствами.
Результаты обобщения проведенных исследований, обосновывают перспективность использования зеленого удобрения как важного биологического фактора воспроизводства почвенного плодородия. Сравнительно низкие затраты ресурсов на выращивание и последующую заделку зеленой массы в почву делают прием сидерации с экономической точки зрения выгодным и заслуживающим большего внимания со стороны сельхозтоваропроизводителей.
глюкозинолатов у представленных сортов
Библиографический список
1. Довбан К.И. Зеленое удобрение в современном земледелии: вопросы теории и практики / К.И. Довбан // Минск: Белорус. наука. - 2009. - 404 с.
2. Шахрай А.А. Влияние разных по интенсивности систем обработки, удобрений и гербицидов на агрофизические свойства дерново-подзолистой супесчаной почвы и урожайность полевых культур / А.А. Шахрай // Автореф. дис. канд. с.-х. наук. М., 2008. -19 с.
3. Акинчин А.В. Формирование урожая и качества силоса кукурузы в зависимости от способов основной обработки почвы и удобрений / А.В. Акинчин, Л.Н. Кузнецова, С.А. Линков // Кукуруза и сорго. - 2012. - №3. - С. 18-21.
4. Кузнецова Л.Н. Влияние удобрений и способов основной обработки почвы на питательный режим чернозема типичного / Л.Н. Кузнецова, А.В. Акинчин, С.А. Линков //
Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2012. - № 6. - С. 4851.
5. Васильев А.А. Влияние сидератов на фитосанитарное состояние агроэкосистем картофеля / А.А. Васильев // Научно-практический журнал Пермский аграрный вестник. -2014. - № 3 (7). - С. 3-10.
6. Щедрин В.Н. Опыт использования сидеральных культур для улучшения агрохимических свойств чернозема обыкновенного / В.Н. Щедрин, А.Н. Бабичев, В.А. Монастырский // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. - 2016. - № 1 (41). - С. 14-21.
7. Линков С.А. Влияние сидеральных культур и способов их заделки на микробиологическую активность почвы и урожайность подсолнечника и кукурузы на зерно / С.А. Линков, А.В. Акинчин, А.С. Закараев, А.С. Федоров // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2014. - № 9. - С. 36-37.
8. Sarwar M. Biofumigation potential of brassicas / M. Sarwar, J.A. Kirkegaard, P.T.W. Wong, J.M. Desmarchelier // Plant and Soil. - 1998. - Vol. 201. - №1. - Р. 103-112.
9. Малюга А.А. Роль предшественников в борьбе с ризоктониозом картофеля / А.А. Малюга, Г.А. Маринкина, Д.С. Баранов, В.Г. Васильев // Защита и карантин растений. - 2011. - № 1. - С. 28-30.
10. Пигорев И.Я. Влияние нормы посева сидеральной промежуточной культуры на продуктивность сортов картофеля в условиях ЦЧР / И.Я. Пигорев, И.А. Пашин // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2012. - № 8. - С. 49-50.
11. Зеленин И.Н. Яровые культуры для сидеральных паров / И.Н. Зеленин // Достижения науки и техники АПК. - 2009. - № 5. - С. 38-39.
OIL COLE CROPS AS A PROMISING HIGH - EFFICIENT GREEN MANURE
E.A. Strelnikov, candidate of biological sciences, senior researcher
L.A. Gorlova, candidate of biological sciences, leading researcher, head of department
E.B. Bochkaryova, doctor of agricultural sciences, chief researcher
V.S. Trubina, researcher, head of laboratory
All-Russian research institute of oil crops by V.S. Pustovoit
(Russia, Krasnodar)
Abstract. The results of numerous research show that over a hundred-year period since the expedition of V.V. Dokuchaev, the chernozem of the central part of Russia has lost about 25-40% of humus. The underlying reasons for the loss of humus in arable chernozem are the reduction of organic matter entering the soil, intensification of tillage, chemical decomposition due to the influence of applied physiologically acid fertilizers and erosion. It is extremely difficult to receive stable and high yields of agricultural crops on soils with low content of organic matter. The high and stable yields are possible only upon condition of an expanded reproduction of soil fertility and by constantly improving soil's agrochemical indexes. Factors such as the lack of organic fertilizers of a manure type and the high cost of its application do not allow providing a deficit-free balance of organic matter in the soil. The introduction of green manure crops into the structure of planting acreage will partly allow to meet the requirements of cultivated agricultural crops of crop rotation in nutrients and to receive high yields. The article presents the results of production trials and research on the use of green manure crops in different soil and climatic conditions of Russia and other countries. Based on the results of conducted research, the authors recommend using cole crops as a green manure as they meet the main requirements of intercrops to a greater degree due to their cold resistance, short growth season, and the ability to intensively grow the green mass rich in protein. White mustard is the most preferable choice for improvement of the phytosanitary condition of the fields, increase of soil fertility and crop yields. In the current economic situation, biologization of agricultural production can be the most efficient and cost-effective way to intensify farming.
Keywords: green manure, green fertilizer, white mustard, common mustard, winter rapeseed, turnip rapeseed, oil radish, biological activity of soil, biofumigation, forecrop, yield.
