CC BY
8Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(21), 2016 г., [75-83] УДК 633.174:631.417.2 С. Г. Балакай
Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации, Новочеркасск, Российская Федерация В. С. Дорошкевич
Донецкий национальный университет, Донецк, ДНР (Украина)
РОЛЬ СОРГО ЗЕРНОВОГО В ПОВЫШЕНИИ СОДЕРЖАНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В ПОЧВЕ
Целью исследований являлось изучение влияния сорго зернового на плодородие почвы. В условиях Ростовской области на фоне орошения в опытах по подбору сортов и гибридов сорго зернового для возделывания исследовалось соотношение доли зерна и пожнивных остатков в структуре надземной массы растений. Закладка опытных делянок производилась по методике Б. А. Доспехова, содержание макро- и микроэлементов в урожае определялось спектрофотометрическим методом. Рассматривалось восемь сортов сорго: Хазине 28 (контроль), Зерноградское 53, Орловское, Лучистое, Аист, СП 112, СП 214, СП 270. Установлено, что наибольшая урожайность всей биомассы получена при возделывании сортов СП 270 и СП 214, она составила 103,5 и 99,9 т/га соответственно, в том числе зерна - 14,9 и 14,8 т/га, корневых остатков - 10,8 и 10,4 т/га, листостебельной массы - 77,76 и 74,70 т/га. Наибольшее количество микроэлементов содержалось в биомассе, полученной при выращивании этих же сортов; общее содержание микроэлементов в пожнивных остатках составило 5572,5 и 5378,6 г/га соответственно, в том числе железа - 4347,0 и 4195,8 г/га, меди - 165,6 и 159,8 г/га, цинка - 434,7 и 419,6 г/га, марганца - 610,7 и 589,4 г/га, кобальта - 13,5 и 13,0 г/га, йода - по 1,0 г/га. Установлено, что запасы гумуса в почве на опытном участке составляли 486,3 т/га. При заделке пожнивных остатков сорго зернового массой 31,29-52,60 т/га сухого вещества в почву в качестве органических удобрений ожидаемое пополнение гумуса составляет от 4,7 т/га у сорта Орловское до 7,9 т/га у сорта СП 270.
Ключевые слова: сорго зерновое, урожайность, пожнивные остатки, орошение, органическое вещество, микроэлементы.
S. G. Balakay
Russian Research Institute of Land Improvement Problems, Novocherkassk, Russian Federation V. S. Doroshkevich
Donetsk National University, Donetsk, Ukraine
THE ROLE OF GRAIN SORGHUM FOR INCREASING ORGANIC MATTER IN SOIL
The aim of the research was to study the influence of grain sorghum on soil fertility. In irrigated conditions of Rostov region the experiments were carried out on selecting cultivars and hybrids of grain sorghum to determine the ratio of grain and stubble remains in the structure of above-ground mass of plants. The experimental plots were conducted by the methodology of B. A. Dospekhov; the content of macro- and microelements in the crop yield was determined by spectrophotometric method. There were eight cultivars under study: Khazine 28 (control), Zernogradskoye 53, Orlovskoye, Luchistoye, Aist, SP 112, SP 214, and SP 270. It was established that the greatest yield of the whole biomass was obtained for cultivars SP 270 and SP 214, the yield was 103.5 and 99.9 t/ha respectively, including grain - 14.9 and
14.8 t/ha, root remains - 10.8 and 10.4 t/ha, mass of leaves and stems - 77.76 and 74.70 t/ha. The greatest quantity of microelements was in biomass obtained at growing of the same culti-vars; the total content of microelements in stubble remains was 5572.5 and 5378.6 g/ha respectively, including iron - 4347.0 and 4195.8 g/ha, copper - 165.6 and 159.8 g/ha, zinc -434.7 and 419.6 g/ha, manganese - 610.7 and 589.4 g/ha, cobalt - 13.5 and 13.0 g/ha, and iodine - 1.0 and 1.0 g/ha. It is established that humus reserves in soil of experimental plot were 486.3 t/ha. Incorporating of grain sorghum stubble remains by the mass of 31.29-52.60 t/ha of dry matter into the soil as an organic fertilizer provides the expected completion of humus from 4.7 t/ha for the cultivar Orlovskoye to 7.9 t/ha for the cultivar SP 270.
Keywords: grain sorghum, crop yield, stubble remains, irrigation, organic matter, microelements.
Введение. По имеющимся данным, в условиях орошения почвенные процессы ускоряются и при недостаточном внесении минеральных и органических удобрений активизируются процессы дегумификации, приводящие к снижению содержания почвенного гумуса. При этом в каштановых почвах ежегодное уменьшение количества гумуса в почве может достигать 5-6 т/га, а в обыкновенных черноземах - 6-8 т/га [1].
В связи с уменьшением доз вносимых органических удобрений происходит сработка запасов гумуса и плодородие почв орошаемых земель снижается. Для поддержания баланса органического вещества в почве необходимо найти замену сниженным объемам органических удобрений, поступающих от животноводства, в виде других органических веществ путем возделывания сидератов (зеленых удобрений), заделки в почву пожнивных остатков (соломы, половы, остатков листостебельной массы овощных, зерновых и технических культур и пр.), внесения торфа, сапропеля и прочей органической массы.
На фоне орошения создаются условия для получения высокой урожайности зерна большинства сельскохозяйственных культур. Лучшие сорта и гибриды такой зерновой культуры, как сорго зерновое, способны в условиях юга России формировать высокую урожайность зерна на уровне 14-16 т/га, что в несколько раз выше, чем в неорошаемых условиях. Соответственно увеличивается и масса корневых и пожнивных остатков этих растений (далее - пожнивные остатки) [2, 3].
В условиях Ростовской области на фоне орошения в опытах по подбору сортов и гибридов сорго зернового для возделывания нами изучалось соотношение доли зерна и пожнивных остатков в структуре надземной массы растений. Обладая высокой вегетативной массой, измельченные пожнивные остатки сорго зернового при заделке в почву после уборки зерна могут служить источником органического вещества для повышения плодородия почвы. Поэтому целью исследований являлось изучение влияния сорго зернового на плодородие почвы.
Материалы и методы. Исследования проводились в ОАО «Аксай-ская Нива» Аксайского района Ростовской области в 2011-2013 гг. Почвы участка представлены обыкновенными черноземами. Почвообразующими породами являются темно-бурые карбонатные и карбонатно-лессовидные суглинки. Климатические условия характеризуются неустойчивым умеренно континентальным климатом с недостаточным увлажнением и большим притоком солнечной энергии [4].
Анализ содержания гумуса в почве показал, что в слое 1,0 м содержится гумуса 3,65 %, в т. ч. по слоям от 5,35 % в слое 0-20 см до 1,72 % в слое 80-100 см. Запасы гумуса в почве в слое 0-1,0 м составляют 486,3 т/га [5, 6].
Схемой опыта было предусмотрено изучение наиболее адаптированных и отзывчивых на орошение сортов сорго зернового. Вариантами опыта были следующие: 1) Хазине 28 (контроль); 2) Зерноградское 53; 3) Орловское; 4) Лучистое; 5) Аист; 6) СП 112; 7) СП 214; 8) СП 270.
Высевались районированные сорта (гибриды) зернового сорго. Дозы удобрений рассчитывались на планируемую урожайность 10 т/га. Полив осуществляли дождеванием с поддержанием влажности почвы в слое 0,6 м не ниже 80 % НВ. Площадь делянок 11,2 х 30 м = 336 м , учетная площадь -240 м , повторность трехкратная. Общая площадь под опытом - 0,6 га.
Учеты урожая зерна и зеленой массы проводились по общепринятым
методикам Б. А. Доспехова и др. [7, 8]. Содержание элементов в различных частях растений определялось спектрофотометрическим методом [9].
Технология возделывания сорго соответствовала рекомендациям зональных систем земледелия Ростовской области [10].
Результаты и обсуждение. Учеты урожая показали, что наибольшая урожайность биомассы сформировалась при возделывании сортов СП 270 и СП 214, она составила 103,5 и 99,9 т/га соответственно, в т. ч. зерна -14,9 и 14,8 т/га, корневых остатков - 10,8 и 10,4 т/га, листостебельной массы - 77,76 и 74,7 т/га (таблица 1).
Таблица 1 - Структура урожайности сорго зернового в 2011-2013 гг.
В т/га
Сорт Урожайность биомассы
вся био- зерно (14 % корневые остатки листостебельная
масса влажности) воздушно-сухие (13 % влажности) масса (при уборке, 45 % влажности)
Хазине 28 90,9 13,8 9,4 67,68
(контроль)
Зерноградское 53 83,9 13,8 8,6 61,56
Орловское 63,3 10,6 6,4 46,26
Лучистое 65,0 10,9 6,6 47,52
Аист 87,1 13,9 8,9 64,26
СП 112 79,3 12,9 8,1 58,32
СП 214 99,9 14,8 10,4 74,70
СП 270 103,5 14,9 10,8 77,76
Данные об урожайности абсолютно сухой массы пожнивных остатков сорго зернового при орошении приведены в таблице 2. Из данных таблицы 2 видно, что наибольшая масса абсолютно сухого вещества пожнивных остатков содержалась в сортах СП 270 и СП 214, она составила 52,60 и 50,53 т/га соответственно, в т. ч. листостебельная масса - 43,2 и 41,5 т/га, корневые остатки - 9,40 и 9,03 т/га.
Содержание питательных веществ в пожнивных остатках сорго зернового приведено в таблице 3. Данные таблицы 3 свидетельствуют о том, что пожнивные остатки, полученные после уборки зернового сорго, у сортов СП 270 и СП 214 содержат наибольшее количество питательных веществ: БЭВ, клетчатки, жира, азота и золы.
Таблица 2 - Урожайность абсолютно сухой массы пожнивных остатков сорго зернового
В т/га
Сорт Урожайность пожнивных остатков
всего листостебельная масса корневые остатки
Хазине 28 (контроль) 45,78 37,6 8,18
Зерноградское 53 41,64 34,2 7,44
Орловское 31,29 25,7 5,59
Лучистое 32,14 26,4 5,74
Аист 43,46 35,7 7,76
СП 112 39,45 32,4 7,05
СП 214 50,53 41,5 9,03
СП 270 52,60 43,2 9,40
Таблица 3 - Содержание питательных веществ в пожнивных остатках сорго зернового
В т/га
Сорт Содержание питательных веществ в пожнивных остатках
БЭВ клетчатки жира азота золы
Хазине 28 (контроль) 28,7 11,1 1,3 1,3 3,3
Зерноградское 53 26,1 10,1 1,2 1,2 3,0
Орловское 19,6 7,6 0,9 0,9 2,3
Лучистое 20,1 7,8 0,9 0,9 2,3
Аист 27,3 10,6 1,3 1,3 3,1
СП 112 24,8 9,6 1,1 1,1 2,8
СП 214 31,7 12,3 1,5 1,5 3,6
СП 270 33,0 12,8 1,5 1,5 3,8
Сбор питательных веществ с пожнивными остатками этих сортов составил: БЭВ - 33,0 и 31,7 т/га, клетчатки - 12,8 и 12,3 т/га, жира -по 1,5 т/га, азота - по 1,5 т/га, золы - 3,8 и 3,6 т/га соответственно. Наибольшее содержание макроэлементов наблюдалось в пожнивных остатках сорго зернового при возделывании сортов СП 270 и СП 214, оно составило 1014,3 и 979,0 кг/га соответственно, в т. ч. кальция - 155,3 и 149,9 кг/га, фосфора - 51,8 и 50,0 кг/га, магния - 103,5 и 99,9 кг/га, калия - 434,7 и 419,6 кг/га, натрия - 31,1 и 30,0 кг/га, хлора - 155,3 и 149,9 кг/га, серы -82,8 и 79,9 кг/га (рисунок 1).
Сорта отличаются и содержанием микроэлементов в пожнивной массе (таблица 4).
Рисунок 1 - Содержание макроэлементов в пожнивных остатках
сорго зернового
Таблица 4 - Содержание микроэлементов в пожнивных остатках сорго зернового в зависимости от сорта
В г/га
Сорт Содержание микроэлементов в пожнивных остатках
Железо Медь Цинк Марганец Кобальт Иод Сумма
Хазине 28 (контроль) 3817,8 145,4 381,8 536,3 11,8 0,9 4894,0
Зерноградское 53 3523,8 134,2 352,4 495,0 10,9 0,8 4517,1
Орловское 2658,6 101,3 265,9 373,5 8,2 0,6 3408,1
Лучистое 2730,0 104,0 273,0 383,5 8,5 0,7 3499,7
Аист 3658,2 139,4 365,8 513,9 11,3 0,9 4689,5
СП 112 3330,6 126,9 333,1 467,9 10,3 0,8 4269,6
СП 214 4195,8 159,8 419,6 589,4 13,0 1,0 5378,6
СП 270 4347,0 165,6 434,7 610,7 13,5 1,0 5572,5
Данные таблицы 4 свидетельствуют о том, что наибольшее количество микроэлементов содержалось в сортах СП 270 и СП 214. Общее содержание микроэлементов в пожнивных остатках этих сортов составило 5572,5 и 5378,6 г/га. Количество железа равнялось соответственно 4347 и 4195,8 г/га, меди - 165,6 и 159,8 г/га, цинка - 434,7 и 419,6 г/га, марганца - 610,7 и
589,4 г/га, кобальта - 13,5 и 13,0 г/га, йода - по 1,0 г/га соответственно.
Расчеты показывают, что пожнивные остатки сорго зернового массой 31,29-52,60 т/га сухого вещества, заделанные в почву, при коэффициенте гумификации 0,15 могут трансформироваться в гумус массой от 4,7 до 7,9 т/га (таблица 5).
Таблица 5 - Пополнение почвы органическими веществами сорго
зернового при орошении
Сорт Органическая масса пожнивных остатков (в абсолютно сухом веществе), т/га В т. ч.
коэффициент гумификации превращение органического вещества в гумус, т/га
Хазине 28 (контроль) 45,78 0,15 6,9
Зерноградское 53 41,64 0,15 6,2
Орловское 31,29 0,15 4,7
Лучистое 32,14 0,15 4,8
Аист 43,46 0,15 6,5
СП 112 39,45 0,15 5,9
СП 214 50,53 0,15 7,6
СП 270 52,60 0,15 7,9
Выводы
1 При заделке пожнивных остатков сорго зернового массой 31,29-52,60 т/га сухого вещества в почву в качестве органических удобрений ожидаемое пополнение гумуса составляет от 4,7 т/га у сорта Орловское до 7,9 т/га у сорта СП 270.
2 Вместе с пожнивными остатками в почву заделываются макроэлементы в количестве 1014,3 кг/га у сорта СП 270 и 979,0 кг/га у сорта СП 214, в т. ч. соответственно: кальция - 155,3 и 149,9 кг/га, фосфора -51,8 и 50,0 кг/га, магния - 103,5 и 99,9 кг/га, калия - 434,7 и 419,6 кг/га, натрия - 31,1 и 30,0 кг/га, хлора - 155,3 и 149,9 кг/га, серы - 82,8 и 79,9 кг/га.
3 При заделывании пожнивных остатков в почву поступают микроэлементы в количестве 5572,5 г/га у сорта СП 270 и 5378,6 г/га у сорта СП 214, в т. ч. соответственно: железа - 4347,0 и 4195,8 г/га, меди - 165,6 и 159,8 г/га, цинка - 434,7 и 419,6 г/га, марганца - 610,7 и 589,4 г/га, кобальта - 13,5 и 13,0 г/га, йода - по 1,0 г/га.
Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации, № 1(21), 2016 г., [75-83] Список литературы
1 Безуглова, О. С. Потеря гумуса в почвах Ростовской области / О. С. Безуглова, З. В. Звягинцева, Н. В. Горяинова // Почвоведение. - 1995. - № 2. - С. 75-183.
2 Сенчуков, Г. А. Методические рекомендации по возделыванию сорго на орошаемых землях Ростовской области / Г. А. Сенчуков, А. С. Михайлин, Ю. Н. Еремеев; ЮжНИИГиМ. - Новочеркасск, 1983. - 20 с.
3 Алабушев, А. В. Технологические приемы возделывания и использования сорго / В. А. Алабушев; ВНИИЗК им. И. Г. Калиненко. - Ростов н/Д., 2007. - 222 с.
4 Агроклиматические ресурсы Ростовской области / З. М. Русеева [и др.]; под ред. З. М. Русеевой. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 252 с.
5 Балакай, С. Г. Сорго - культура больших возможностей [Электронный ресурс] / С. Г. Балакай // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации: электрон. периодич. изд. / Рос. науч.-исслед. ин-т проблем мелиорации. - Электрон. журн. -Новочеркасск: РосНИИПМ, 2012. - № 1(05). - 8 с. - Режим доступа: http:rosniipm-sm.ru/archive?n=82&id=89.
6 Балакай, С. Г. Эффективность режимов орошения сорго зернового на черноземах [Электронный ресурс] / С. Г. Балакай // Научный журнал КубГАУ: политематический сетевой электрон. журн. / Кубанский гос. аграрн. ун-т. - Электрон. журн. - Краснодар: КубГАУ, 2013. - № 8(92). - 12 с. - IDA [article ID]: 0921308005. - Режим доступа: http:ej.kubagro.ru/2013/08/pdf/05.pdf.
7 Доспехов, Б. А. Методика полевого опыта / Б. А. Доспехов. - М.: Агропромиз-дат, 1985. - 351 с.
8 Методика полевых опытов с кормовыми культурами / ВНИИ кормов им. В. Р. Вильямса. - М.: Колос, 1972. - 153 с.
9 Физико-химические методы анализа / под ред. В. Б. Алесковского. - Л.: Химия (Ленингр. отд-ние), 1988. - 376 с.
10 Зональные системы земледелия Ростовской области на 2013-2020 годы: в 3 ч. - Ростов н/Д.: Дон. издат. дом, 2013.
References
1 Bezuglova, O.S.,Zvyagintzeva, Z.V.,Goryainova, N.V., 1996. [Humus losses in soils of the Rostov province]. Eurasian Soil Science, no. 4, vol. 28 Методические рекомендации по возделыванию сорго на орошаемых землях Ростовской области, pp. 30-39.
2 Senchukov G.A., Mikhaylin A.S., Yeremeyev Yu.N., 1983. Metodicheskiye rekomendatsii po vozdelyvaniyu sorgo na oroshayemykh zemlyakh Rostovskoy oblasti [Guidelines for sorghum growing on the irrigated lands of the Rostov region]. Novocherkassk, YuzhNIIGiM Publ., 20 p. (In Russian).
3 Alabushev A.V., 2007. Tekhnologicheskiye priyemy vozdelyvaniya i ispolzovaniya sorgo [Technological Methods for Growing and Use of Sorghum]. Rostov n/D., VNIIZK named by. I. G. Kalinenko Publ., 222 p. (In Russian).
4 Ruseyeva Z.M. et al., 1972. Agroklimaticheskie resursy Rostovskoy oblasti [Agroclimatic resources of Rostov Region]. Leningrad, Gidrometeoizdat Publ., 252 p. (In Russian).
5 Balakay S.G., 2012. [Sorghum - the crop of ample possibilities]. Nauchnyy Zhurnal Rossiyskogo NIIProblem Melioratsii, no. 1(05), p. 8. (In Russian).
6 Balakay S.G., 2013. [Efficiency of irrigation regimes for grain sorghum on chernozems]. Nauchnyy zhurnal KubGAU: politematicheskiy setevoy elektron. Zhurn. no. 8(92), 12 p. (In Russian).
7 Dospekhov B.A., 1985. Metodika polevogo opyta [Methods of Field Experience].
Moscow, Agropromizdat Publ., 351 p. (In Russian).
8 Metodika polevykh opytov s kormovymi kulturami [Methods of Field Experiments with Forage Crops]. Moscow, Kolos Publ., 1972. 153 p. (In Russian).
9 Fiziko-khimicheskiye metody analiza [Physical and Chemical Methods of Analysis]. Leningrad, Khimiya Publ., 1988. 376 p. (In Russian).
10 Bondarenko S.G., Gorbachenko F.I., Goryachev V.P., Grinko A.V., Yegorova O.V., Kaptulev S.I., Kostylev P.I., Kravchenko A.N., Labyntsev A.V., Pasko S.V., Pakhomov V.I., Rykov V.B., Fetyukhin I.V., Tseluyko O.A., Shurupov V.G., 2013. Zonalnyye sistemy zemledeliya Rostovskoy oblasti na 2013-2020 gg. Ch. 2 [Zonal Agricultural Systems of the Rostov Region for 2013-2020. Part 2]. Rostov n/D., Ministry of Agriculture of the Rostov Region Publ., 137 p. (In Russian).
Балакай Софья Георгиевна
Ученая степень: кандидат сельскохозяйственных наук Должность: старший научный сотрудник
Место работы: федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Российский научно-исследовательский институт проблем мелиорации»
Адрес организации: Баклановский пр-т, 190, г. Новочеркасск, Ростовская область, Российская Федерация, 346421 E-mail: rosniipm@yandex.ru
Balakay Sofya Georgiyevna
Degree: Candidate of Agricultural Sciences Position: Senior Researcher
Affiliation: Russian Research Institute of Land Improvement Problems Affiliation address: Baklanovsky ave., 190, Novocherkassk, Rostov region. Russian Federation, 346421
E-mail: rosniipm@yandex.ru
Дорошкевич Виктор Сергеевич
Должность: преподаватель
Место работы: Донецкий национальный университет
Адрес организации: ул. Университетская, 24, г. Донецк, Донецкая область, ДНР (Украина), 83000 E-mail: Vikdor@mail.ru
Doroshkevich Viktor Sergeyevich
Position: Lecturer
Affiliation: Donetsk National University
Affiliation address: st. Universitetskaya, 24, Donetsk, Donetsk region, Ukraine, 83000 E-mail: Vikdor@mail.ru
