CC BY
15
УДК 633.2:631.445.124(470.22)
ВЛИЯНИЕ ПОЧВЕННЫХ УСЛОВИЙ НА ФОРМИРОВАНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ОРГАНОВ ЛУГОВЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ
М.Г. Юркевич, к.с.-х.н.
Институт биологии Карельского научного центра РАН, e-mail: [email protected]
Изучено влияние почвенных условий и антропогенного воздействия на формирование корневой системы луговых агроценозов. Показано, что в молодых посевах почвенные условия оказали влияние на формирование подземных органов. Основная масса корней (от 39,0 до 87,0%) сосредоточена в дернине, на глубине 0-6 см. С увеличением возраста травостоя запас корневой массы нарастает. Изменение видового состава агроценозов влияет на общую массу корней и распределение их по профилю почвы. Внедрение в травостой пырея ползучего привело к достоверному увеличению запасов подземной фитомассы и концентрации ее в слое 6-15 см. Внесение минеральных удобрений оказало неоднозначное воздействие на изменение запасов подземных органов.
Ключевые слова: луговые агроценозы, структура, торфяная почва, корни, тимофеевка луговая, Карелия.
INFLUENCE OF SOIL PARAMETERS ON FORMATION OF SUBSOIL ORGANS IN MEADOW COENOSIS
M.G. Yurkevich
Soil conditions and anthropogenic impact on the development of root systems of grassland agrocoenosis were studied. Soil conditions in recently sown crops have been found to affect the development of underground grass parts. Most roots (39,0-87,0%) were located in the sod at the depth of 0-6 cm. With age, the grass root mass increases. Changes in the species composition of the agrocoenosis seem to affect the total root mass and their distribution across the soil profile. Introduction of Eletriga repens into the grassland has definitely caused the increase of the underground phytomass and its concentration in the layer 6-15 cm deep. Treatment with mineral fertilizers has differently affected the reserves of the underground parts.
Keywords: grassland agrocoenosis, structure, peat, roots, Phleum pratense, Karelia.
На Северо-западе России, в частности в республике Карелия, широко распространены болота и заболоченные земли, многие из которых после проведения мелиоративных работ могут быть вовлечены в сельскохозяйственное производство. На осушенных торфяных почвах основные культуры - многолетние злаки, из которых наиболее распространена тимофеевка луговая (Phleum pratense L.).
Продуктивность надземной массы травостоя зависит от развития и деятельности корней. На накопление подземной фитомассы оказывают влияние погодные условия разных лет и агротехника возделывания многолетних трав. Внесение минеральных удобрений в большинстве случаев стимулирует рост корневой системы растений. Значительные изменения происходят год от года, причем с возрастом луга масса корней увеличивается [1]. Отмечено, что основная масса корней сосредоточена в дернине, а с глубиной количество подземной фитомас-сы снижается [2-4].
Цель работы - изучить влияние почвенных условий и разных доз удобрений на запасы подземных органов и их распределение по профилю почвы в луговых агроце-нозах, образованных посевом тимофеевки луговой (Phleum pratense L.).
Наблюдения за развитием корневых систем луговых агроценозов, проводили на Корзинском научном стационаре ИБ КарНЦ РАН (Южная Карелия). Полевые опыты были заложены посевом тимофеевки луговой на трех участках осушенной низинной торфяной почвы, различающейся по степени окультуренности и ожелез-ненности. Использование травостоя двуукосное. Каждый опыт включает 10 вариантов: абсолютный контроль без удобрений, три варианта с внесением одного элемента питания (азота, фосфора или калия) в дозе 180 кг д.в. на 1 га, три варианта с внесением двух элементов в той
же дозе и три варианта с внесением полного минерального удобрения в дозах 60, 120 и 180 кг д.в. на 1га каждого элемента. Отбор образцов подземной фитомассы проводили в фазе начала цветения сеяных злаков. Для учета массы корней в почве использовали метод выемок почвенных монолитов с помощью бура. Определяли запасы подземной фитомассы в верхнем 30-сантиметровом слое почвы с делением по слоям: 0-6, 615 и 15-30 см. Повторность четырехкратная. Предварительные наблюдения показали, что на торфяных почвах глубже подошвы пахотного горизонта (25-30 см) корневая система растений практически не проникает.
Для выявления степени влияния почвенных условий и разных доз удобрений на фитомассу корней были проведены корреляционный анализ полученных данных и сравнение средних.
В I опыте почва низинная торфяная вновь освоенная. Агрохимический анализ показал, что почва среднекис-лая (рН 4,9). Величина гидролитической кислотности значительна - 38,8-41,4 мг-экв/100 г почвы. Количество обменных оснований невелико - около 28 мг-экв/100 г. Почва слабо обеспечена основными элементами питания: количество подвижного калия (по Кирсанову) 10-12 мг/100 г, подвижного фосфора 10-11 мг/100 г почвы.
В опыте II почва низинная торфяно-перегнойная, длительно окультуриваемая. Минеральные удобрения регулярно вносят, почву периодически известкуют (рН 5,3). Величина гидролитической кислотности значительно ниже, чем в опыте I (22,5 мг-экв/100 г), а количество обменных оснований выше и в среднем составляет 51 мг-экв/100 г. Почва слабо обеспечена калием (12-13 мг/100 г почвы) и высоко фосфором (около 55 мг/100 г почвы).
Опыт III заложен на низинной торфяно-перегнойной сильно ожелезненной длительно окультуриваемой почве, которую периодически известкуют, а также ежегодно
вносят минеральные удобрения: pH 4,9, Нг 26 мг-экв/100 г; сумма обменных оснований 41 мг-экв/100 г почвы. Содержание калия достигает 16-17 мг/100 г, количество подвижного фосфора - 39 мг/100 г почвы.
Мощность торфяной залежи 250-320 см. В целом почва опыта I по агрохимическим свойствам значительно отличается от почвы опытов II и III. Между последними различия не столь велики. Участок III характеризуется высокой степенью ожелезненности торфяной залежи.
Наши исследования показали, что на третий год жизни агроценозов самые низкие запасы подземной фито-массы были на длительно окультуренной почве (опыт II). Внедрение в травостой несеяных злаков и разнотравья (от 17 до 58%) на вновь освоенном торфянике (опыт I) и пырея ползучего (от 20 до 75%) на ожелезненной почве (опыт III) привело к увеличению массы корней на этих почвах на 0,43-3,95 т/га.
К пятому году жизни трав ботанический состав агро-ценоза существенно изменился. Если на длительно окультуриваемой почве в травостое доминирует сеяный вид, то на вновь освоенной почве преобладают внедрившиеся злаки (38-83%) в том числе пырей ползучий, и разнотравье (9-22%), на ожелезненной почве в фитоценозе также высока доля несеяных злаков (79-96%), главным образом пырея ползучего. В связи с этим масса корней увеличилась в 1,1-2,3 раза в контрольных вариантах и в 1,8-3,1 раза при внесении полного минерального удобрения. Влияние почвенных условий на фитомас-су корней подтвердил и корреляционный анализ, наиболее тесная связь факторов проявляется на пятый год жизни (R = 0,94).
Изучение влияния удобрений на подземную фито-массу показало, что достоверное увеличение массы корней по сравнению с абсолютным контролем на третий год жизни произошло в опыте I при дозах N0PoKi80, NJ80P0K0, N0P180K180, N60P60K60 и Nj2oP12oK12o (на 0,57-0,85 т/га или в 1,3-1,5 раза), в опыте II - при N0P0Ki80, N0P180K180, N60P60K60 (на 0,56-0,84 или в 1,5-1,8 раза), в опыте III - при дозах N0P0K180, N0P180K180 и N180P0K180 (на 1,84-3,67 т/га или в 1,9-2,7 раза). На остальных вариантах опытов различия подземной фитомассы невелики.
С увеличением возраста агроценозов влияние удобрений на формирование подземной фитомассы на разных почвах проявилось по-разному. На пятый год жизни достоверное увеличение массы корней по сравнению с контролем наблюдалось в опыте I при дозе N0P0Ki80 (на 0,74 т/га или в 1,3 раза) при парном внесении N0P180K180 и Ni80P0Ki80 (на 1,61 т/га или в 1,7 раза) и на всех вариантах с внесением полного минерального удобрения (на 0,72-2,1 т/га или в 1,3-1,8 раза). В опыте III достоверное увеличение массы подземных органов по сравнению с контролем произошло на всех вариантах (на 0,73-5,32 т/га или в 1,22,3 раза), за исключением N180P180K0. В опыте II, в более
благоприятных почвенных условиях, увеличение массы корней произошло лишь при N0P0Ki80, Ni80P0Ki80, N0Pi80Ki80 (на 1,02-2,15 т/га или в 1,3-1,6 раза). В большинстве остальных вариантов масса корней была меньше на 0,57-1,73 т/га или в 1,2-2,1 раза, чем в контроле.
Структура подземной части луговых агроценозов определяется не только массой корней, но и их распределением по профилю травостоя. Характер размещения подземной фитомассы по глубине почвы имеет большое значение в процессе питания растений. Изучение развития корней сеяных трав радиоиндикаторным методом показало, что наиболее активная часть корней на торфянике сосредоточена в слое 0-30 см [1]. Локализация корней в верхних слоях почвы связана более высоким уровнем ее плодородием, хорошей аэрацией и меньшим содержанием углекислого газа. На осушенных торфяниках это может быть связано также с низкими температурами почвы, неблагоприятными водным режимом и газовым составом почвенного воздуха.
На третий год жизни в изучаемых агроценозах основная масса корней находилась на глубине 0-6 см: 7384% в первом опыте, 63-87% во втором. На глубине 6-15 и 15-30 см сосредоточено еще значительное количество корней: на вновь освоенной почве соответственно 8-21 и 5-10%, на длительно окультуренной - 7-25 и 7-14%. В третьем опыте в горизонте 0-6 см корней сосредоточено 39-85%, в слое 6-15 см на некоторых вариантах их количество достигло 39-54%. На глубине 15-30 см находилось еще 5-20% подземной фитомассы. На пятый год жизни агроценозов в горизонте 0-6 см содержание подземных органов составило 64-91% в опыте I и 74-89% в опыте II. В опыте III концентрация корней в верхнем горизонте возросла до 64-88%.
Таким образом, в молодых посевах почвенные условия влияли на формирование подземных органов: на третий год жизни, масса корней в более благоприятных условиях на длительно окультуренной неожелез-ненной почве была меньше, чем на вновь освоенной и ожелезненной почвах. С увеличением возраста травостоя масса корней возросла, причем наибольшие запасы корней были на ожелезненной почве. На массу корней и распределение их по профилю почвы влияло и изменение видового состава агроценозов. Внедрение в травостой пырея ползучего привело к достоверному увеличению запасов подземной фитомассы и концентрации ее в слое 6-15 см. Внесение минеральных удобрений неоднозначно влияло на изменение запасов подземных органов (в большинстве вариантов влияние удобрений на массу корней было недостоверным). Основная масса корней во всех опытах сосредоточена в дернине на глубине 0-6 см. С увеличением возраста агроценозов содержание подземных органов в дерновом горизонте увеличилось.
Литература
1. Ларионова Н.П., Ермакова И.М. Динамика подземной фитомассы луговых злаковых агроценозов на осушенной торфяной почве в Южной Карелии // Ботанический журнал 2003, т. 88. № 11. - С. 97-100.
2. Суюндуков Я.Т., Хасанова Р.Ф. Растения как основной фактор структурообразования почв // Аграрная наука, 2006, № 11. - С. 8-10.
3. Sanderson M.A., Soder K.J., Brzezinski N., Taube F., Klement K., Muller L.D., Wachendorf M. Sward strukture of simple and complex mixtures of temperate forages // Agronomy Journal, Madison, Mar-Apr. 2006, Vol. 98, Iss. 2. - P. 238-244.
4. Веретенникова Н.Г., Яковлева С.В. Формирование элементов продуктивности пастбищных агрофитоценозов // Земледелие, 2008, № 1. - С. 19-20.
