CC BY
103
УДК 633.31:631.53
ВКЛАД СИМБИОТИЧЕСКОГО АЗОТА БОБОВЫХ В ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ
Б.Ф. АЗАРОВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
П.Г. АКУЛОВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
В.Б. АЗАРОВ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Белгородская ГСХА
В.Д. СОЛОВИЧЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Белгородский НИИСХ E-mail: [email protected]
Резюме. В статье изложены результаты многолетних исследований по определению влияния бобовых трав на показатели плодородия почвы в ЦЧЗ. Установлено, что обогащение почвы симбиотическим азотом — лимитируют слабая обеспеченность усвояемыми соединениями фосфора, избыток минерального азота, засуха. Даны рекомендации по оптимизации минерального питания при расширении травосеяния в полевых севооборотах.
Ключевые слова: симбиотическая азотфиксация, плодородие, горох, люцерна, клевер, эспарцет.
Бобовые культуры, обладая уникальной способностью в симбиозе с клубеньковыми бактериями фиксировать атмосферный азот и тем самым вовлекать его в биологический круговорот, служат источником этого элемента в общем цикле обмена веществ в земледелии.
Кроме того, растительные остатки бобовых культур обогащают почву свежим органическим веществом, по химическому составу наиболее полно удовлетворяющим условиям интенсивной гумификации и минерализации, что способствует оптимизации пищевого режима почвы, улучшению ее физико-химических свойств.
Для того чтобы определить интенсивность этих процессов в условиях Белгородской области мы на базе Белгородского НИИСХ провели исследования на черноземе типичном в комплексе с черноземами выщелоченными, в пахотном слое которых содержалось 4,8...5,7 % гумуса по Тюрину, 13,1...14,3 мг/100 г почвы легкогидролизуемого азота по Корнфильду,
4.3...5.6 мг подвижного фосфора и 10,8... 13,3 мг/ 100 г почвы обменного калия по Чирикову, pH
6.6...6.8. Опыты с однолетними бобовыми травами проводили в 1978-1980 и 2004-2006 гг., а с многолетними — в 1979-1982 и 2004-2006 гг.
Согласно полученным результатам масса растительных остатков однолетних культур зависит от видового состава, климатических условий и уровня минерального питания.
Горох накапливает в почве меньше органического вещества, чем вико-овсяная смесь. В засушливый год масса пожнивно-корневых остатков возрастает, а ее соотношение с величиной товарной части урожая расширяется. Средневзвешенный коэффициент выхода массы растительных остатков относительно урожая товарной продукции у гороха составил 1,15, у вико-овсяной смеси — 0,85. Примечательно, что содержание азота в овсе вико-овсяной смеси выше, чем в чистых посевах. В первом случае растения овса за счет корневых выделений поступает от 14 до 24 % азота от общего его содержания в вике.
Благодаря растительным остаткам однолетних бобовых культур в почве накапливается 15,8...32,6 кг/га азота, 5,8...22,4 кг фосфора, 8,6...27,5 кг/га калия.
В условиях холодной и дождливой погоды потенциальная способность однолетних бобовых культур к симбиотической азотфиксации возрастает. Однако абсолютные размеры вовлечения атмосферного азота в биологический круговорот в этом случае ниже, чем в благоприятном году, из-за формирования меньшей органической массы. В засушливый год симбиотическая азотфиксация подавляется. Такой же эффект проявляется в благоприятные годы, когда сдерживающим фактором служит рост содержания минерального азота в почве из-за усиления нитрификационных процессов. В то же время в благоприятные годы отмечается наибольшее вовлечение симбиотического азота в биологическую массу изучаемых бобовых культур.
Внесение фосфорно-калийных удобрений способствует увеличению азотфиксирующей способности гороха и вико-овсяной смеси. Причем если в посевах первой культуры растет количество фиксированного азота, биологического, то во второй — как абсолютная, так и относительная азотфиксиру-ющая способность.
Высокая доля биологического азота в надземной массе гороха отмечается во все годы исследований в варианте без внесения удобрений, что свидетельствует об активности симбиоза у этой культуры.
Азотные удобрения подавляют деятельность клубеньковых бактерий на корнях гороха и тем самым снижают его азотфиксирующую способность. На вико-овсяной смеси отрицательное влияние минерального азота на нитрагеназную активность микроорганизмов проявляется слабее ввиду наличия в ценозе злаковой культуры, интенсивно использующей этот элемент для формирования биомассы.
У многолетних трав азотфиксирующая способность во многом зависит от погодных условий вегетационного периода. Например, на фоне Р150К150, внесенных в запас, растения эспарцета в засушливом году связали 92 кг азота на 1 га, в благоприят-
ном — 178,8 кг/га. Относительную стабильность в этом отношении показывала люцерна I года пользования. В засушливом году ее посевы зафиксировали 134,3 кг/га симбиотического азота, а в благоприятном — 198,9 кг/га.
В целом как и однолетних бобовых в засушливые годы относительная способность многолетних трав к фиксации атмосферного азота возрастает, но абсолютные размеры вовлечения его в биологический круговорот снижаются.
Корневая система многолетних трав накапливает большое количество симбиотического азота преимущественно в засушливые годы. В растительных остатках клевера в варианте без удобрений в I год пользования в засушливый год накапливается до 80 кг/га, люцерны — до 92,2 кг/га атмосферного азота, во II год — до 50 % от содержания этого элемента в надземной массе.
Внесение фосфорно-калийных удобрений под многолетние травы способствует усилению фиксации атмосферного азота, причем в засушливые годы их положительное влияние возрастает.
Наибольшая способность связывать азот атмосферы на фоне внесения фосфорных удобрений отмечена у люцерны второго года пользования. В этом случае коэффициент азотфиксации надземной массой составил 0,86, общей биологической — 0,78. У клевера он был равен соответственно 0,79и0,70, у эспарцета — 0,80 и 0,72.
Эспарцет на протяжении 2 лет пользования при отсутствии удобрений фиксирует значительное количество атмосферного азота (314 кг/га), что укрепляет его репутацию почвоулучшителя.
Однако у эспарцета II года пользования из-за слабой устойчивости к условиям зимовки возможны значительные колебания в размерах азотфиксации по годам и поэтому рассчитывать только на эту культуру в качестве азотнакопителя нецелесообразно.
Предпочтительно иметь в клину многолетних бобовых трав одновременно люцерну, клевер и эспарцет. Первая отличается стабильно высокими размерами азотфиксации, второй — характеризуется большим биологическим потенциалом в I год пользования, а третий — хорош на бедных почвах.
Самое значительное вовлечение симбиотического азота (190...314 кг/га) в биологический круговорот и высокие коэффициенты азотфиксации (до 0,69...0,79) за 2 года использования зафиксированы на клевере и люцерне при повышенном уровне обеспеченности почвы усвояемыми соединениями фосфора без внесения фосфорных и азотных удобрений.
Как показали результаты исследований в многофакторном стационарном опыте на черноземе типичном в среднем за 5 лет отмечена высокая симбиотическая азотфиксация люцерной I года пользования. В контроле без удобрений в севообороте по вспашке величина этого показателя составила 176 кг/га, по безотвальной обработке — 160, по минимальной — 189 кг/га. Разница в пользу минимальной обработки статистически достоверна и объясняется более ин-
тенсивным поглощением подвижного фосфора в этом варианте из нижних горизонтов почвы.
За ротацию зернотравопольного севооборота, благодаря извлечению фосфора корневой системой многолетних трав из более глубоких горизонтов почвы увеличение содержания подвижных форм этого элемента достигает 14... 17 % от исходного уровня.
Сложилось мнение, что вклад азота бобовых в плодородие почвы определяется только тем его количеством, которое входит в состав пожнивно-корневых остатков. Однако, как показали наши исследования, учтенный азот растительных остатков не в состоянии обеспечить фактические прибавки урожая последующих культур.
Поскольку трудно определить количественные и качественные характеристики активного органического вещества, создаваемого бобовыми, мы на основе суммарного эффекта, полученного на озимой пшенице, ввели ориентировочный поправочный коэффициент 2...2,5 (в зависимости от вида бобовой культуры) на полноту учета всей органической массы, оставляемой в почве за 3 года жизни многолетних трав.
На основании экспериментальных данных мы предложили новую формулу расчета поступления в почву симбиотического азота многолетних бобовых трав:
М6 = [(МПК х 2,5) х %Ы + (Мпу х %М)]х Кф, где ^ — количество симбиотического азота, поступающего в почву; Мпк — масса сухих пожнивно-корневых остатков в слое 0...50 см, ц/га; % N — содержание азота, %; М11у — масса потерь азота с урожаем за все укосы, ц/га; Кф — коэффициент азотфиксации.
Культура многолетних трав (в частности люцерны) как предшественника озимой пшеницы повышает содержание минерального (сумма нитратного и аммиачного) азота в метровом слое почвы ранней весной, по сравнению, например, с горохом и черным паром на 80...90 кг/га.
Последействие симбиотического азота люцерны по обороту пласта на сахарной свекле выражается в дополнительном накоплении 112... 142 кг/га минерального азота в метровом слое почвы на полях без внесения удобрений и достоверным ростом урожайности корнеплодов на 30...33 ц/га.
Наличие многолетних трав в севообороте улучшает физические свойства черноземов — повышается доля агрономически ценных почвенных агрегатов, снижается до оптимальных величин (1,12...1,19 г/ см3) объемная масса почвы.
При переводе земледелия на почвоохранную обработку почвы продуктивность зернотравопольного севооборота растет и не уступает семеноводческим и полевым севооборотам.
Таким образом, обогащение почвы симбиотическим азотом в зависимости от вида многолетних бобовых трав, уровня их удобренности и погодных условий составляет 175.„258 кг/га и более. Лимитируют интенсивность этого процесса — слабая обеспеченность усвояемыми соединениями фосфора, избыток минерального азота, засуха.
При расширении травосеяния в полевых севоо- культуры в дозах, обеспечивающих поддержание
боротах необходимое условие — внесение фосфор- средней и повышенной обеспеченности усвояемы-
но-калийных удобрений под зерновые и пропашные ми формами фосфора и калия.
CONTRIBUTION OF LEGUMES SYMBIOTIC NITROGEN INTO FERTILITY OF CENTRAL BLACK EARTH REGION SOILS
B.F. Azarov, P.G. Akulov, V.B. Azarov, V.D. Solovichenko
Summary. The results of long-term investigations regarding the influence of legumes on the fertility indices of the soil in Central Black Earth Region are presented in the article. It is established that poor provision of available phosphorus compounds, surplus of mineral nitrogen, drought limit the soil enrichment by symbiotic nitrogen. The recommendation regarding the mineral nutrition optimization with the expansion of fodder-grass cultivation in the field crop rotations are lent. Keywords: symbiotic nitrogen fixation, fertility, pea, alfalfa, clover, esparcet.
УДК 633.11 «321»: 631.559:631.8
ПРОДУКТИВНОСТЬ ЗЕРНОВОГО СЕВООБОРОТА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ ЕГО ХИМИЗАЦИИ
С.И. СМУРОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, заведующий отделом
Г. С. АГАФОНОВ, младший научный сотрудник О.В. ГАПИЕНКО, младший научный сотрудник УНИЦ «Агротехнопарк» Белгородской ГСХА E-mail: bsaa@belgttxm
Резюме. Проводимые в БелГСХА в 2006-2007 годах исследования были направлены на выявление оптимальной степени химической нагрузки на пашню и пути ее снижения. Применение комплекса средств защиты и удобрений способствует повышению урожайности и качества зерна, но уровень рентабельности при этом снижается. Более экономически оправдано использование гербицидов и малых доз удобрений в посевах исследуемых культур.
Ключевые слова: севооборот, соя, яровая и озимая пшеница, горох, кормовые бобы, удобрения, пестициды, урожайность, рентабельность.
В последние годы одно из направлений развития земледелия — его биологизация. Сегодня активно разрабатываются и осваиваются биологические методы ведения сельского хозяйства, основанные на сокращении или полном отказе от синтетических минеральных удобрений и химических средств защиты растений при максимальном использовании биологических факторов повышения плодородия почв, подавления болезней, вредителей и сорняков, а также осуществлении комплекса других мероприятий, не оказывающих негативного воздействия на состояние природной среды, но улучшающих условия формирования урожая [2, 3, 5].
Однако мировой опыт и практика показывают, что сокращение норм или полный отказ от использования минеральных удобрений и химических средств защиты растений может негативно сказываться не только на величине урожая, но и на его качестве [4]. Например, выращенное зерно пшеницы нередко оказывается не пригод-
ным для хлебопечения из-за низкого количества и качества клейковины и используется как фураж [1].
Таким образом, определение нижней границы химической и пестицидной нагрузки на пашню, позволяющей получать стабильные урожаи хорошего качества — весьма актуальными на современном этапе.
Условия, материалы и методы. Изучение этой проблемы проводилось в 4-хпольном севообороте отдела земледелия Белгородской ГСХА в 2006-2007 гг. Чередование культур было следующим: горох или кормовые бобы — озимая пшеница — соя — яровая пшеница
Опыт заложен на склоне западной экспозиции крутизной 1...20. Почва участка — чернозем типичный, содержание гумуса 4...5 %, гидролизуемого азота — 14... 17, подвижного фосфора—18...22,обменного калия—13... 14 мг/100 г почвы, гидролитическая кислотность 5...6 мг-экв./ЮО г почвы, pH — 5,0...5,6, сумма поглощенных оснований 36...40 мг-экв./ЮО г почвы.
Высевались районированные сорта гороха (Таловец 70), кормовых бобов (Пензенские 16), озимой пшеницы (Одесская 267), сои (Белгородская 48), яровой пшеницы (Прохоровка).
Посев проводили по 4 фонам удобренности: I — без минеральных удобрений, II — химический (азофоска с нормой Ы30Р30К30), III — сидеральный (пожнивный) и IV — комбинированный (минеральные удобрения ^,,РХ|КЗС1 и сидерат). Кроме того, изучались 3 варианта защиты растений от вредных объектов: I — без пестицидов, II — только гербицид, III — комплексный (гербицид, инсектицид и фунгицид). Контролем в опыте служил вариант без средств защиты и удобрений.
В качестве пожнивного сидерата после уборки колосовых культур под бобовые высевали горчицу белую. Поэтому при возделывании озимой и яровой пшеницы изучалось последействие сидерального удобрения. В 2005 г. сложились крайне неблагоприятные условия. В период со второй декады августа по 13 октября осадков почти не выпадало. Всходы горчицы были очень изреженными, растения слабо развитыми, вследствие чего урожайность
