CC BY
41
УДК 633.2/3:631.871): 631.452(571.71)
А.Ф.СТЕПАНОВ
Омский государственный аграрный университет
ВЛИЯНИЕ СИДЕРАТОВ И МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ НА ПЛОДОРОДИЕ ЛУГОВО-ЧЕРНОЗЕМНОЙ ПОЧВЫ В ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
В статье приводятся результаты исследований по влиянию сидератов и многолетних трав на плодородие лугово-черноземной почвы в лесостепи Западной Сибири.
Плодородие почв зависит от наличия в них органического вещества. Пополнить его запасы в почве можно за счет использования сидератов, других видов органических удобрений и посева многолетних трав. Лучшие сидераты — люпин многолетний и донник, обладающие высокой гуминификацией: из растительной массы донника в почве образуется более 2 т/га активного гумуса [ 1 ]. Повышения содержания гумуса на 1 % увеличивает продуктивность почв более чем на 25% [2]. Подсчитано, что если треть чистых паров лесостепи Западной Сибири занять сидератами (650 тыс. га), то с этой площади ежегодно можно получать дополнительно до 130 млн.корм. ед. и 350-520 тыс.т зерна [3]. Тем не менее вопрос продуктивности кормовых культур и плодородия почв путем сидерации в условиях Западной Сибири мало изучен, особенно в Омской области, где из-за систематического недостатка кормов запашка сидератов в малогумусовые почвы практически не проводится. Мало ставится опытов по изучению влияния органических удобрений на плодородие и физико-химические свойства почв при создание многолетних травостоев. В основном такие исследования проводятся в полевых севооборотах с зерновыми и однолетними кормовыми культурами.
В этой связи по схеме трехфакторного полевого опыта в южной лесостепи Омской области на маломощной малогумусовой лугово — черноземной почве в 1989-1994 гг. проводили исследования. До закладки опыта в 1988 г. осуществили уравнительный посев яровой пшеницы Сибаковская 3, урожайность 1,86 т/га зерна. В 1989 г. в первой декаде мая рядом с семенным участком люпина многолетнего третьего года жизни, без покрова высеяли сидеральные культуры: донник желтый Омский скороспелый и люпин многолетний (местная форма); часть участка паровали. В середине июля люпин третьего года жизни убрали на семена, а в сентябре, предварительно измельчив надземную массу тяжелой дисковой бороной, люпин и донник запахали на глубину 22-25 см. Для разделки пласта провели дополнительное дискование. В этот же срок на паровом участке по другим вариантам под вспашку внесли полуперепревший ¡на!воз 45 т/га и под дискование из расчета 60 кг д.в./га фосфорные, а весной, перед посевом трав — азотные и калийные удобрения. Перед запашкой сидератов учитывали надземную и подземную массу в слое почвы 0-100 см. Сбор зеленой мас-сы и пожнивных остатков донника составлял 15,7 т/га, люпина первого года жизни- 22,5 и третьего (отавы) -18,2 т/га; воздушно-сухой массы корней соответственно 2,7; 3,1 и 10,3 т/га. Навоз, надземную и подземную часть сидеральных растений анализировали
на содержание азота, фосфора и калия и на основе полученных данных рассчитывали их поступление в почву. С донником поступило в почву: азота-194, фос-фора-31 и калия-101 кг/га; с люпином первого года жизни-183,27 и 99 кг/га, с люпином третьего года -313,44 и 168 кг/га и с 45 т навоза- 240,128 и 315 кг/га.
По шести фонам (без удобрений, М1ШРв1)Кв()1 навоз 45 т/га сидеральным - донник 1-го года, люпин 1-го года и люпин 3-го года, убранный на семена) посеяли травы: люцерну синегибридную Омская 8893 (12 кг/га), козлятник восточный Гале (28 кг/га) и бобово-мят-ликовую травосмесь, состоящую из донника желтого Сибирский (8 кг/га), люцерны синегибридной Омская 8893 (8 кг/га), костреца безостого СибНИИСХоз 189 (15 кг/"га) и пырея безкорневищного Первомайский (12 кг/га). Высевали травы 24 апреля 1990 г. без покрова и под покров смеси гороха (Омский 7) с овсом (Ристо), убираемой на зеленый корм и яровой пшеницы (Сибаковская 3) — на зерно. Норма высева покровных культур снижалась на 30%. Горохо-овсяную смесь убирали в фазу выметывания овса и цветения гороха, пшеницу — при полевой спелости зерна; многолетние травы в первый год скашивали один, а в последующие годы — два раза за вегетацию при полном колошении мятликовых и цветении бобовых. Повторность 4-кратная, учетная площадь делянки 32 м2.
Структура и плотность почвы. Плодородие почвы в значительной степени определяют ее физические свойства: структура и плотность. Структурная почва обеспечивает хорошие условия для роста и развития растений, устойчива к водной и ветровой эрозии [4]. По данным, полученным за годы наблюдений, сидерация и возделывание многолетних бобовых трав и их смесей с мятликовыми улучшали структурное состояние лугово-черноземной почвы: повышалось содержание агрономически ценных и водопрочных агрегатов (табл. 1). Это происходило за счет уменьшения фракций <0,25 и >10 мм, увеличения частиц размером от 0,25 до 3 мм. Например, на пятом году жизни козлятника в варианте без удобрений в слое 0-10 см агрегатов от 0,25 до Змм содержалось 15.8%, в 10-20 см-16,3 и в 20-30 см -19,4%:, то при запашке люпина третьего года жизни, соответственно 29,7; 31,6 и 37,3%. Это мы связываем не только с косвенным влиянием на структуру почвы, минерализацией большей массы пожнивно-корневыхостатков сидерата, ной прямым действием трав на формирование агрегатов путем расклинивания почвы корнями. По утверждению С. А. Воробьева и др. [5], при размере агрегатов от 0,25 до 3,0 мм в черноземной почве создаются наилучшие водно-воздушные свойства.
го о о
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ НАУКИ
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК Ы» 3(24) 2003
Таблица 1
Влияние сидератов на изменение агрегатного состава лугово-черноземной почвы при возделывании козлятника восточного, %
(Сухое просеивание)
Вариант Размер агрегатов (мм) по слоям почвы, см
> 3 3-1 1-0,25 <0,25 >3 3-1 1-0,25 <0,25 > 3 3-1 1-0,25 <0,25
0-10 10-20 20-30
Перед запашкой сидератов. 21.09 1989 г.
Пар черный 53,2 20,4 12,4 14,0 62,3 23,9 8,5 12,1 60,7 26,6 8,2 4,5
Сидераты: донник 1-го года 66,3 15,5 7,4 10,8 65,4 19,2 6,9 6,5 62,0 19,2 7,3 11,5
люпин 1-го года 71.3 12,4 6.4 9,9 70 2 14,0 6,3 9,5 59,9 21,7 9,4 9,0
люпин 3-го года 57,4 23,4 12,9 6,3 53.8 25,0 12.7 8.5 46,4 28,7 18.4 6,5
Третий год жизни, 16 09.1992 г.
Без удобрений 75,6 18,4 4,0 2,0 78,9 14,3 4,0 2,8 70,7 19,6 5,7 4,0
МеоРвоКео 75,6 16,6 4,7 3,1 79,1 15,6 3,8 2,3 73,3 17,5 5,7 3,5
Навоз 45 т/га 74.2 17,2 4,7 3,9 66.7 21,2 5,1 7,0 71,5 18,8 4,9 4,8
Сидераты: донник 1-го года 70,5 20,2 1,1 4,5 74,4 16,7 4,2 4,7 67,4 20,8 5,7 6,1
люпин 1-го года 71,1 21;2 4,9 2,8 70,7 20,5 4,7 4,1 68,0 20,8 4.9 6,3
люпин 3-го года 63,3 26,2 5.5 5,0 65,9 22,3 5,4 6,4 69,1 18,8 5,3 6,8
Пятый год жизни, 30.06.94 г.
Без удобрений 79,5 11,3 4,5 4,7 77,9 10,9 5.4 5,8 75,2 13,1 6.3 5,4
МвоРвоКбо 71,3 16.1 6,7 6,0 72,5 18,7 6,0 5,9 79,5 9,8 5,1 5,7
Навоз 45 т/га 66,4 22,-0 6,4 5,2 60,0 29,0 7,6 3,2 52,5 34,9 7,3 5,3
Сидераты: донник 1-го года 65,2 21.1 8,0 5,7 62,5 22,1 6,7 8,7 62,8 25,0 8,2 4,0
люпин 1-го года 67,9 15,9 7.9 8,3 61,1 23,0 7,0 8,9 58,9 29,3 8,3 3,5
люпин 3-го года 65.8 24,1 5,6 4,5 63,6 24,1 7,5 4.8 53,2 27,8 9,5 9,5
Изменение плотности почвы под козлятником восточным в зависимости удобрений и года его жизни, г/см3
(Посев без покрова)
Вариант Первый (1990) Третий (1992) Пятый (1994)
Слой почвы, см
0-10 10-20 20-30 0-10 10-20 20-30 0-10 10-20 20-30
Без удобрений 1,17 1,32 1,33 1,28 1,36 1,37 1,30 1,36 1,38
МвоРеоКбо 1,16 1,31 1,39 1,31 1,37 1,39 1,32 1,38 1,39
Мавоз 45 т/га 1,06 1,23 1,26 1,22 1,29 1,29 1,26 1,32 1,33
Сидераты: донник 1-го года 1,12 1,30 1,33 1,25 1,33 1.34 1,27 1,34 1,35
люпин 1-го года 1,13 1,25 1,27 1,26 1,30 1,33 1,28 1,33 1,36
люпин 3-го года 1,09 1,23 1,24 1,24 1,30 1,30 1,25 1,32 1,34
Установлено, что степень воздействия трав на структуру почвы зависит от их развития и состава травостоя. В первый год жизни, в связи со слабым ростом корневой системы, меньшее влияние на нее оказывал козлятник восточный, чем люцерна и травосмесь. В последующие годы действие их выравнивалось, но люцерна, за счет более равномерного распределения корней в слое 0-30 см, большее влияние проявляла в нижнем, а козлятник и травосмесь в верхнем 0-10 см слое почвы. С годами жизни трав содержание водопрочных агрегатов повышалось и составляло на пятом году в слое почвы 0-10 см 51,7-54,8%; 20-30 см — 53,1 — 56,7% (табл. 1) .Особенно это проявлялась на вариантах с внесением сидератов и навоза, где почву поступало больше корневых и пожнивных остатков трав. По оценке С.А. Воробьева и др. [5], при содержании в пахотном слое не менее 40-45% водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм, лугово — черноземная почва в нашем опыте под действием применяемых агроприемйв обладает устойчивым сложением.
Однако некоторые ученые [4, 6] первостепенное значение из физических характеристик почвы придают плотности сложения пахотного и подпахотного Слоев. Для каждой почвы характерна равновесная плотность: для черноземов она находится в пределах 1,05-1,20 г/см3 [4]. Уплотнение почвы до 1,15-1,20 г/см3 не снижает интенсивность биологических процессов и урожайности сельскохозяйственных культур, но при плотности 1,5 г/см3 и выше наблюдается недобор 30% урожая [7].
Исследования показали, что там, где запахивали сидераты и навоз, плотность почвы на 0,08-0,11 г/см3 меньше, чем в варианте без удобрений (табл. 2).
Особенно контрастно это разница просматривалась в слое почвы 0-10 см в первый год жизни трав. С годами под травами происходило уплотнение почвы, и наиболее отчетливо оно проявлялось в первые три года в поверхностном 0-10 сантиметровом слое. Так, в первый год жизни козлятника плотность слоя почвы 0-10 см по вариантам составляла 1,06-1,17 г/см3, на третий -1,22-1,31 и пятый — 1,25-1,32 г/см3. Это обусловлено тем, что после рыхления почва с годами постепенно уплотняется, особенно в первые годы. В последующие годы наблюдается компенсирующее действие в разуплотнении почвы корневой системой многолетних трав. Нижний 20-30 сантиметровый слой почвы и подвергался меньшим изменениям: в первый годплотность составляла 1,24-1,39, в пятый — 1,33-1,39 г/см (табл. 2). Между возделываемыми видами трав и способами их посева, под покров и без покрова, значительных различий в плотности почвы не наблюдалось.
Такое состояние почвы, главным образом, обусловлено достаточным исходным содержанием водопрочной структуры и ее увеличением в процессе возделывания многолетних трав.
Водный режим. Одним из факторов, определяющих величину урожая многолетних травостоев, является влага. Они характеризуются высокой требовательностью: транспирадионный коэффициент составляет 450 — 600, а у люцерны — 700-1200 единиц; за вегетацию расходует воды в 1,5-2 раза больше, чем хлебные злаки [8] .Поэтому излучения формирования режима влажности почвы под многолетними травостоями, особенно в условиях Западной Сибири, где влага в большинстве лет находится в первом минимуме, имеет первостепенное значение.
Наблюдения показали, что перед посевом многолетних трав запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы были высокие — 157-236 мм (табл. 3). Однако, в вариантах с запашкой сидеральных культур, в результате иссушения ими почвы во время вегетации, показатели влажности на 35-57 мм были меньше, чем по чистому пару. Внесение навоза повышало влаго-емкость почвы и запасы (на 22 мм) в ней продуктивной влаги. В процессе вегетации трав содержание влаги в почве резко уменьшалось и к моменту уборки в поверхностном 0-20 сантиметровом слое имелось не более 6 мм. Крайне мало продуктивной влаги было в метровом слое — 15-46 мм. Но и в этих условиях лучшую влажность почва имела при запашке в нее навоза. В вариантах с применением удобрений расход почвенной влаги на формирование единицы урожая уменьшался.
Например, улюцерны на контроле он составлял 70 мм, при внесении М^РдоКад — 53, навоза 45 т/га — 62 и запашки люпина 3-го жизни — 59 мм на 1 т сухого вещества. Из многолетних трав, в год посева, больше всех расходовал влаги на образование единицы урожая козлятник восточный 88 мм, меньше люцерна — 70 и бобово-мят-ликовая травосмесь — 67 мм. Такие различия в расходе влаги по видам трав и вариантам связаны, на наш взгляд, с особенностями формирования травостоя.
Общеизвестно, что расход влаги под травами происходит за счеттранспирации и физического испарения. В лесостепи и степи Западной Сибири значительны потери почвенной влаги определяются диффузным испарением. Оно прямо зависит от поглощения поверхностью почвы поступающей солнечной энергии [9]. Люцерна и бобово-мятликовая травосмесь в год посева формировали на 19-26 см выше и в 1,4-2,2 раза гуще травостои, чем козлятник восточный. Они были и менее освещены: люцерна — 21,6, травосмесь - 18,9, а козлятник — 31,6 тыс. лк. Такие различия в формйро-
Запасы продуктивной влаги в почве под многолетними травами первого года жизни
Перед посевом, Перед уборкой, 09.08.
Способ посева, 24.04. Люцерна Козлятник Травосмесь
удобрение Слой почвы, мм
0-20 0-100 0-20 0-100 0-20 0-100 0-20 0-100
Без покрова: без удобрений 26 214 0 22 0 41 2 29
МюРеоКво 27 218 2 21 5 24 5 25
навоз 45 т/га 27 236 3 38 4 40 3 46
Сидераты: донник 1-го года 27 157 0 18 2 28 5 27
люпин 1-го года 27 160 0 . 17 1 30 1 25
люпин 3-го года 27 179 2 17 1 25 6 29
Под покров (без удобрений): горохо-овсяной смеси 26 214 0 18 0 15 1 .20
пшеницы 26 214 1 .16 4 15 0 18
е
вании травостоев наблюдались и по вариантам: с внесением удобрений они были выше й гуще, чем на контроле. Очевидно, травы, формирующие более мощный травостой, затеняя почву обильной вегетативной массой, снижали физическое испарение, что сказывалось на содержании остаточной влаги в почве и расходе ее на единицу урожая. Покровные культуры ухудшали обеспеченность многолетних трав влагой: в подпокровных посевах ее было на 4-26 мм (19-63 %) меньше, чем в беспокровных. Особенно напряженный режим влажности в год посева трав складывался под покровов яровой пшеницы, продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см к моменту уборку и содержалось лишь 15-18 мм, что связано с более продолжительным периодом ее вегетации по сравнению с горохо-овся-ной смесью убираемой на зеленый корм.
В последующие годы жизнитрав (1991-1994) запасы продуктивной влаги в слое почвы 0-100 см в период возобновления их вегетации изменялись от плохих -46-86 мм (1991 г.) до хороших - 146-160 мм (1994 г.), но в среднем они были удовлетворительными — 86-125 мм. К моменту скашивания травостоев содержание влаги в почве понижалось до 51 -95 мм. Подбобово-мятлико-вой смесью продуктивной влаги было на 9-30 мм меньше, чем под козлятником и люцерной. Это обусловлено тем, что травосмесь, состоящая из нескольких видов трав, обладающих различными корневыми системами, полнее использовала влагу метрового слоя почвы, а люцерна, со стержневой корневой системой, часть влаги потребляла из нижележащих горизонтов.
Сидеральные удобрения и внесения навоза улучшали влаге обеспеченность многолетних трав в годы использования травостоев. Однако, положительное влияние их проявлялось лишь на весенних запасах продуктивной влаги в слое почвы 0-20 см, в который они были запаханы. К моменту скашивания травостоев эти различия сглаживались. Однако, при внесении удобрений многолетние травы почвенную влагу расходовали экономнее, особенно при формировании первого укоса (табл. 4): Расход почвенной влаги на 1 т сухого вещества люцерны в первом укосе на контроле составлял 37 мм, а в вариантах с применением удобрений — 24-36 мм: во втором - 55 и 36-46 мм. Как и в год посева, в годы использования травостоя, самый высокий коэффициент водопотребления имел козлятник I восточный. Под покровные посевы трав на единицу
урожая расходовали в 1,2 — 2,1 раза влаги больше, чем беспокровные.
Питательный режим. Исследования показали, что применение удобрений оказывает влияние на агрохимические свойства почвы. Органические и минеральные удобрения в год посева трав способствовали увеличению содержания в почве нитратного азота: весной с 5,5 мг/кг на контроле до 9,8 в варианте с внесением навоза и 15,7 мг/кг - ^„РадК^. Больше всего в этих вариантах было в период уборки трав. В вариантах с сидерацией содержания азота в почве при посеве было самым низким — 0,8-1,8 мг/кг. Это, очевидно, связано с тем, что в апреле при низкой температуре почвы слабо протекали микробиологические процессы и минерализация запаханной растительной массы сидератоп. Количество подвижных форм калия и фос-форав течение сезона изменялось в меньшей степени, чем нитратного азота. Покровные культуры питательный режим для трав существенно не изменяли. Из трав к моменту уборки меньше элементов питания расходовал козлятник восточный, поскольку в год посева он формировал низкопродуктивный травостой.
Установлено, что с годами использования обеспеченность трав азотом снижалась. Особенно мало нитратов в почве (0,2-2,1 мг/кг) было в первой половине лета засушливых 1991 и 1992 гг. Длительная засуха приводила к иссушению слоя почвы 0-50 см (продуктивной влаги было 0,2-15,7 мм), в результате чего тормозились процессы нитрификации. Во влажные 1993-1994 гг. содержание азота в слое почвы 0-100 см было выше и достигало под люцерной 14,1 мг/кг. Во все годы исследований наиболее полно использовала азот травосмесь, особенно на 4-5 годах жизни, когда в травостое доминировали мятликовые. Проявлялась положительная роль навоза и сидератов на питательном режиме почвы. Например, в среднем за 1991-1994 гг. под травосмесью в слое почвы 0-40 см на контроле фосфора содержалось 18,9, а при запашке люпина 3-го года - 25,3, калия-15,4 и 28,6 мг/100 г почвы. Накопление фосфора и калия связано со способностью корневой системы многолетнего люпина усваивать эти элементы из труднодоступных соединений почвы, а в последующем при минерализации запаханной массы обогащать ее доступными для растений формами питания.
Вынос азота, фосфора и калия урожаем трав определялся их химическим составов и урожайностью.
Расход влаги на формирование урожая многолетних трав, мм (среднее за 1991-1994 гг.)
Способ посева, удобрение Лкрцерна синегибридная Козлятник восточный Травосмесь
Всего На 1 т сухого вещества Всего На 1 т сухого вещества Всего На 1 т сухого вещества
.Без покрова: , без удобрений. 104/126 37/55 95/143 39/80 93/111 34/66
1 "МеоРвоКбо 102/117 30/45 96/123 37/56 97/118 28/61
навоз 45 т/га 105/112 24/36 80/124 25/49 95/116 27/46
Сидераты. донник 1-го года 109/116 36/46 79/125 , 37/58 88/103 32/64
люпин 1-го года 109/126 35/46 85/138 39/66 92/97 33/53
люпин 3-го года 106/111 36/37 87/135 39/57 100/125 31/62
Под покров , (без удобрений): горохо-овсяной ■ смеси 100/132 43/65 96/139 46/86 84/131 53/97
пшеницы 111/131 46/59 98/138 43/81 87/11 35/83
Примечание. В числителе - первый укос, в знаменателе - второй укос.
При внесении удобрений содержание в растения этих элементов заметно увеличилось. Например, в сухом веществе люцерны беспокровного посева содержание азота повышалось с 3,38на контроле до 3,51% в варианте с внесением 45 т/га навоза, фосфора — с 0,49 до 0,65 и калия — с 1,25 до 1,74%. При запашЛе сиде-ратов и внесении минеральных удобрений эти различия также значительны. ВподшжровныхтравйЬс азота, фосфора и калия содержалось меньше, но с сохранением отмеченных закономерностей для трав беспок-роцного посева. .
-В среднем за пять летпри беспокровном посеве вынос азота с урожаем трав составлял 137-238, фосфора — 16-46икалия — 56-123 кг/га, илис1тсуХого вещества соответственно 31 -37,4-7,12-18 кг (табл.5). При подпокровном посеве, в связи с: меньшей урожайностью, вынос с гектара этих элементов был на' 14-46% меньше, чем при высеве трав без покрова. С применен нием сидератов, навоза и минеральныхудобрений вынос элементов питания возрастал на 15-92%. Особенно высоким был он у люцерны: азота на контроле — 179, при внесении 45 т/га навоза — 238 кг/га; фосфора — 25 и 46; калия 64 и 123 кг/га. Соотношение азота, фосфора и калия в выносе питательных веществ с урожаем трав изменялось соответственно от 5,1/1:2,1 до 8,5:1:3,6, причем наиболее узким оно было у козлятника, а самым широким — улюцерны.
Для разработки систем удобрений и баланса питательных веществ наряду с определением содержания элементов питания необходимо учитывать органические остатки в почве. Для козлятника восточного и других многолетних трав подобных исследований с сидеральными удобрениями в Сибири не проводилось. По данным П. П. Вавилова и др. [ 10], полученным в европейской части, корни козлятника проникают на глубину 80-120 см, а М.И.Тарковского [11] улюцерны -до 10 м. Основная же масса корней трав расположена в поверхностном слое почвы [12]. Исходя из этого при определении органических остатков ограничились слоем почвы 0-30 см.
Установлено, что в первый год жизни многолетние травы наибольшую массу корней в почве накапливали при внесении минеральныхи органических удобрений, поскольку здесь при хорошей обеспеченности влагой и элементами питания они интенсивно росли
Таблица 5
Вынос элементов питания урожаем многолетних трав в зависимости от сидеральных удобрений и способа посева, кг/га (среднее за 1990-1994 гг.)
Способ посева
Вариант без покрова под покров пшеницы
N Р205 К20 N P3Os К20
Люцбрна синегибридная
Без удобрений /контроль/ 179 25 64 112 17 51
МбоРюКбо 212 29 80 145 22 78
Навоз 45 т/га 238 .46. 123 149 20 106
Сидераты: данник 1-го года 187 24 65 124 17 59
люпин 1-го года 201 25 86 126 20 65
люпин 3-го года " 221 26 93 141 18 73
Козлятник восточный
Без удобрений /контроль/ 141 26 56 88 14 36
NeoPeoKa 180 30 67 103 18 41
Навоз 45 tira 179 30 98 154 26 72
Сидераты: донник 1-го года 142 28 62 88 17 38
люпин 1-го года 137 27 57 87 17 43
люпин 3-го года 157 27 59 91 20 45
Люцерна + донник + кострец + пырей
Без удобрений /контроль/ 156 19 57 91 13 . 37
МюРеоКбо 181 30 85 146 19 64
Навоз 45 т/га 202 27 105 150 19 93
Сидераты: донник 1-го года 140 16 70 92 15 39
люпин 1-го года 146 20 59 107 15 45
люпин 3-го года 156 22 79 104 19 53
и развивались. Люцерна в слое 0-30 см оставляла до 5,99, козлятник — до 3,76 и травосмесь — до 4,60 т/га сухих корней, или в 1,5 - 2,5 раза больше, чем на контроле (табл.6). При сидерации существенно их увлечение в год посева наблюдалось только в варианте с запашкой люпина 3-го года. В последующие годы действие сидератов на нарастание корневой массы трав усиливалось, минеральных удобрений снижалось. По-
кровные культуры существенное отрицательное влияние на накопление корневой массы оказывали лишь на козлятник в первый год жизни, в последующие годы оно не наблюдалось.
Основная масса корнейтрав (50-79%) находилось в слое почвы 0-10 см. Однако размещение их по ее профилю зависело от состава и обеспеченности травостоя элементами питания (табл.6) . Люцерна, изменяющая стержневую корневую систему, размещала ее в слое 0-30 см более равномерно, чем козлятник и травосмесь. Травосмесь больше корней накапливала в слое почвы 0-10 см, особенно при использовании удобрений. Например, люцерна в слое 0-10 см на контроле имела 50, а при запашке люпина 3-го года 62% корней, козлятник — 62 и 68, травосмесь — 64 и 79%. Это объясняется тем , что при внесении удобрений многолетние травы перестраивают свою корневую систему для полного использования элементов питания, содержащихся в почве; она становится более разветвленной и поверхностно расположенной. Способы просева на размещение корней трав в почве существенное влияние не оказывали.
Химический состав корневых остатков различается. Содержание азота в них изменялось от 1,17 до 1,75%, фосфора — от0,15до 0,43, кальция — от0,45 до 0,69 и углерода — от 7,4 до 13,7%. Причем, наиболее высокие показатели по этим элементам наблюдались в вариантах с внесением удобрений. Здесь же были шире и отношения углерода к азоту особенно у люцерны?^ — 8,1: 1, что способствовало хорошей минерализации корневых остатков. По В.Т. Емцевуи др. [16| интенсивный их распад идет, если азота содержится не менее 1,5% при соотношении углерода и азота 20:1. С увеличением азота в субстратах распад увеличивается. В корневых остатках трав на пятом году азота содержалось 96-190, фосфора- 12-46и калия — 37-71 кг/га. Варианты с внесением удобрений в связи с формированием большей подземной фитомассы трав, по запасам в ней питательных веществ превышали контроль в 1,2-3,5 раза, а беспокровный посев подпокровный — на 8-26?/0.
Биологическая активность. Плодородие почв в значительной степени определяется протекающими в них биологическими процессами. Целлюлозолити-ческая способность почв — один из важных показателей ее биологической активности. Она может служить характеристикой трансформации органического вещества, влияние труднодоступных форм углерода в биологический круговорот и в конечном итоге, определяет уровень почвенного плодородия и продуктивность биоты. По интенсивности распада целлюлозы можно судить об условиях корневого питания растений [13].
Исследований, направленных на выявление закономерностей изменения биологической активности лугово-черноземной почвы под влиянием сидерации на посевах многолетних трав, в частности козля тника восточного, в Сибири не проводилось. Между тем, в регионе расширяются площади его посева и необходим ответ на этот вопрос.
В среднем за годы исследований степень разложения целлюлозной пленки под посевом козлятника на удобренных вариантах была на 5,4 - 26,9% больше, чем на контроле (табл.7). В различные годы, в зависимости от складывающихся погодных условий вегетационного периода, биологическая активность почвы менялась. Так, в 1991 г., засушливом в первой и влажном во второй половине лета, максимальная активность целлюлозоразлагающих микроорганизмов отмечалась под козлятником в период формирования
второго укоса, с 14июняпо 15августа. Степень разложения целлюлозы при этом была на 12,9-40,3% больше, чем при формировании козлятником первого укоса. Низкую биогенность почвы весной и в начале лета можно объяснить неблагоприятным для жизнедеятельности микроорганизмов водно-воздушным режимом почвы, вследствие крайне мало выпадавших осадков (до 1-го укоса 9,5 мм) и интенсивного использования их травами. Тормозящее действие засухи на развитие почвенной микрофлоры в Сибири под кукурузой наблюдала Л.Н. Святская [14]. Г. Шлегель [15] отмечает, что рост микроорганизмов зависит, в пер- ' вую очередь, от наличия в субстрате воды: грибам требуется ее 12%, а бактериям — более 20%. Повышение целлюлозолитической активности во второй половине лета связано с усилением микробиологических процессов. С одной стороны, оно было вызвано благоприятными условиями погоды (средняя температура воздуха в этот период составляла 13,6-21,2°С, а сумма осадков — 159 мм), с другой, по-видимому, снижением интенсивности роста трав в конце вегетации, оттоком веществ из надземных органов к корням и увеличением корневых выделений. По В.Т. Емцеву и др. [16] количество соединений, выделяемых растениями в течение жизни, составляет до 10% растительной массы и более, в связи с чем на корнях растений размножается обильная микрофлора. Более быстрое разложение целлюлозной пленки отмечалось в верхнем 0-10-сантиметровом слое почвы, поскольку он наиболее гу-мусирован и в нем было сосредоточено до 61 -68% подземных органов козлятника.
В 1992 г., при устойчивом увлажнении почвы в период вегетации трав (до первого укоса выпало 48 мм, от 1 -го до 2-го — 110 мм осадков) биогенность почвы повышалась. Корреляционный анализ показал высокую зависимость разложения целлюлозной пленки от увлажнения почвы (г = 0,91). Во все годы исследований степень ее разложения самой высокой (51,0-65,4%) была в вариантах с запашкой навоза и многолетнего люпина. Люпин и навоз в почве оказывают одинаковое стимулирующее действие на развитие микроорганизмов, их численность в последействии по сравнению с первым годом увеличивается в 28-100 раз [3]. Отмеченные закономерности целлюлозолитической активности почвы под козлятником были характерны и для посевов люцерны и бобово-мятликовой травосмеси, Существенные различия в показателях разложения целлюлозной пленки между видами трав и способами их посева проявлялись лишь в первый год жизни.
Возрастание биологической активности почвы под воздействием сидератов и навоза при возделывании козлятника и других трав подтверждалось и при определении почвенных ферментов (табл.8). Так, за годы исследований, активность фёрмента уреазы (в среднем потрем определениям за вегетацию) в варианте без удобрений составляла 0,075, а при внесении сидератов и навоза 0,126-0,211 мг аммиака на 1 г сухой почвы, или разложение азотсодержащих веществ под посевом козлятника повышалась на 68-181 %.
Активность инвертазы, являющейся катализатором при гидролитических распадах сахаросодержа-щих веществ (клетчатка), возрастала на 10-64%, а катализы незначительно - до 9%. Это, по- видимом^, обусловлено интенсивной трансформацией поступающей в почву биомассы сидератов и органики навоза, что способствует ее обогащению гумусом и биогенными элементами. Однако минеральные удобрения МьоРбокоо существенно подавляли действие уреазы (на 24%) и каталазы (на 29,6%). Подобные факты наблюдал С.А, Абрамян [17). По его утверждению, этообусловле-
Влияние сидератов на накопление и расположение в почве корневой массы многолетних трав
Способ посева. Корней в слое 0-30 см по годам жизни, т/га Распределение (%) по слоям почвы, см
удобрение 1-й (1990) 3-й (1992) 5-й (1994) 0-10 10-20 20-30
Люцерна синегибридная
Без покрова: без удобрений 2,36 4,89 8,64 50 31 19
МеоРвдКво 5,99 6,89 9,23 59 27 14
навоз 45 т/га 4,78 7,79 10,73 62 27 11
Сидераты: донник 1-го года 2,45 6,80 9,25 60 29 11
люпин 1-го года 2,58 6,24 9,52 60 26 14
люпин 3-го года 3,88 7,20 10,10 62 25 13
Под покров (без удобрений): горохо-овсяной смеси 1,66 4,64 8,61 54 27 19
пшеницы 1,69 4,48 8,53 56 27 ' 17
НСР(Ц 0,85 0,49 1,12
Козлятник восточный
Без покрова: без удобрений 1,70 4,33 8,44 61 24 15
МвоРеоКзо 3,76 5,59 8,47 68 22 10
навоз 45 т/га 3,67 5,89 10,14 65 22 13
Сидераты; донник 1-го года 2,10 4,70 8,93 63 26 11
люпин 1-го года , 1,69 4,98 9,18 68 22 10
люпин 3-го года 2,89 5,64 9,85 68 27 5
Под покров (без удобрений): горохо-овсяной смеси 1,44 4,21 8,17 64 26 10
пшеницы 1,09 4,28 8,03 63 29 8
НСРи 0,36 0,80 1,30
Люцерна + донник + кострец + пырей
Без покрова: без удобрений 2,98 5,45 8,69 64 23 13
МесРбоКеа 4,60 7.01 8,63 . 71 20 9
навоз 45 т/га 1:41 7.55 9,64 67 20 13
Сидераты: донник 1-го года 2,76 5,75 8,71 70 20 10
люпин 1-го года 2,98 5,93 8,88 78 17 5
люпин 3-го года 3,54 6,95 9,90 79 16 5
Под покров (без удобрений). горохо-овсяной смеси 2,72 5,17 8,11 66 24 10
пшеницы 2,56 5,06 8,25 64 24 12
НСР» 0,72 1,01 0,95
но увеличением в почве минерального и легкогидроли-зируемого азота, содержание органического азота при этом изменяется незначительно. Кроме того, нами установлено снижение уреазной и инвертазной активности с годами использования травостоя козлятника. Так, в 1990 г. в среднем за вегетацию активность уреазы в вариантах с сидерацией составляла 0,166-0,286 мг аммиака на 1 г сухой почвы, а в 1992г. — 0,078-0,139, инвертазы, соответственно, * 12,1-16,0 и
10,2-13,3 мг инвертного сахара. Катализная активность повышалась с 2,28-2,40 в 1990 г. до 2,60-2,71 см3 кислорода за минуту на 1 г почвы в 1992 г. Выявлена и сезонная динамика фермента уреазы: активность ее отвесны к лету снижалась. Например, в 1990 г. в варианте с навозом весной (26.04) она составляла 0,500 мг аммиака на 1 г сухой почвы, а в момент уборки трав (21.08) — лишь 0,203 мг что связано с уменьшением азотсодержащих веществ в почве. Показатели ин-
Разложение целлюлозной плёнки в слое почвы 0-20 см под козлятником восточным в зависимости от сидератов, %
Вариант 1990 г. 1991 Г. 1992 г. Среднее
Срок эксплуатации
22.05-06.08 05.05-14.06 15.06-15.08 07.05-06.07 07.07-31.08
Без удобрений 45,4 16,3 40,1 41,0 49,7 38,5
МеоРбоКео 71,6 18,5 31,4 51,9 45,9 43,9
Навоз 45 т/га 51,2 18,2 46,8 74,6 64,0 51,0
Сидераты: донник 1-го года 58,8 20,5 40,2 ' 67,6 47,6 46,9
люпин 1-го года 51,9 19,4 48,2 77,0 70,1 53,3
люпин 3-го года 92,0 21,0 61,3 84,5 68,4 65,4
НСР„в 6.0 4,0 11,6 13,1 14,3
Таблица 8
Действие сидератов на ферментативную активность почвы под козлятником восточным (среднее за 1990-1992 гг.)
Вариант На 1 г воздушно сухой почвы
уреазы, мгЫНэ инвертазы, мг инвентарного сахара каталазы, см3 02
Без удобрений 0,075 8,7 2,33
МбоРеоКво 0.057 8,6 1.64
Навоз 45 т/га 0,184 9,6 2,34
Сидераты: донник 1-го года 0,157 12.3 2,50
люпин 1-го года 0,126 11,2 2,54
люпин 3-го года 0,211 14,3 2,51
пертазпой и каталазной активности в вегетационный период трав были более стабильными. Четко выраженной зависимости ферментативной активности почвы от возделываемых видов и способов посева трав не выявлено.
Выводы
1. Применение сидератов и навоза в сочетании с посевом многолетних трав способствует острукту-риванию лугово-черноземной почвы: повышается содержание агрономически ценных и водопрочных агрегатов. Степень воздействия трав на структуру почвы зависит от их развития и состава травостоя.
2. Сидеральные удобрения и внесение навоза в годы использования многолетних травостоев Способствуют повышению весенних запасов продуктивной влаги в слое почвы 0-20 см. В метровом слое влажность почвы существенно не возрастает, но коэффициент водопотребления трав ниже при их применении. Посев многолетних трав под покров в сравнении с беспокровным увеличивает в 1,2-2,1 раза расход влаги на формирование единицы их урожая. Наиболее высокий коэффициент водопотребления имеет козлятник восточный — на 1 т сухого вещества до 86 мм.
3. Сидерация, навоз и минеральные удобрения улучшают питательный режим почвы, повышают нарастание подземной фитомассы трав и содержание в ней необходимых для растений элементов питания. Применение сидератов и навоза способствует повышению биологической активности почвы, росту ее плодородия и урожайности Многолетних трав.
Литература
1. Шагаев В.Я., Ходько М.И. Сидераты в паровом поле//Земледелие. - 1986. - № 10. - С. 29-30.
2. Жуков А.И., Попов П.Д. Регулирование баланса гумуса в почве. — М.: Росагропромиздат, 1988. — 40 с.
3. ДовбанК.И, Зеленое удобрение. — М.: Агропром-издат, 1990.-208 с.
4. Шевлягин А. И: Плотность почвы — одно из условий ее плодородия.//С.-х. пр-во Сибири и Дальнего Востока.-1963.-ЫЗ.-С. 43-44.
5. Земледелие/ С А Воробьев, А.Н. Каштанов, А.М. Лыков, И.П.Макаров.-М.: Афопромиздат, 1991. - 527с.
6. Слесарев В.Н. Влияние сложения пахотного слоя на его плодородие и урожайность в зернопаровом севообороте.// Пути повышения урожайности зерновых культур в Западной Сибири:Сб. науч.тр. / Ом.с.-х. ин-т. -Омск, 1984.-С. 9-13.
7. Бондарев А.Г. Проблема обостряется.//Земледелие. - 1985. - № 2. - С. 23.
8. ВеригоС.А.,РазумоваА.А. Почвенная влагай ее значение в сельскохозяйственном производстве. — Л.: Гидрометеоиздат, 1963.-288 с.
9. Журавлев М.З. Водный режим чернозема лесостепи Западной Сибири.//Труды Ом.с.-х. ин-т.-1959.-Т. 36.-146 с.
10. Вавилов П.П., Кондратьев А.А. Новые кормовые культуры.-М.:Россельхозиздат, 1975.-351 с.
11. Тарковский М.И. и др. Люцерна. - М.:Колос, 1974.-240 с.
12. Кожевников А.Р. Многолетние травы в Западной Сибири. - Омск: Кн. изд-во, 1959. - 80 с.
13. Мишустин Е.П., Петрова А.Н. Определение биологической активности почвы.// Микробиология. - 1963. - Вып.З. - С. 479-483.
14. Святская Л.Н. Биологическая активность сла-бовыщелоченных черноземов при внесении смеси гербицидов.// Сб.науч.тр. Сиб.НИИ сел. Хоз-ва. -Омск, 1972.-Т.3(18).-С. 83-85.
15. Шлегель Г. Общая микробиология. - М.: Мир, 1972.-476 с.
16. Емцев В.Т., МишустинЕ.Н. Микробиология,— М.: Колос, 1993.-383 с.
17. Абрамян С.А. Изменение ферментативной активности почвы подвлиянием естественных и антропогенных факторов.//Почвоведение. - 1992. - №7 -С. 70-82.
СТЕПАНОВ Александр Федорович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой кормопроизводства, технологии хранения и переработки продукции растениеводства.
