CC BY
73
ЗЕМЛЕДЕЛИЕ, АГРОХИМИЯ, МЕЛИОРАЦИЯ
УДК 631.5:631.8:633.1:633.2.
Эффективность использования зелёного удобрения в Нижегородской области
Комарова Наталья Александровна, ст. научный сотрудник
ФГБНУ «Нижегородский НИИСХ», п. Селекция, Нижегородская область, Россия
E-mail: [email protected]
В последние годы с изменением структуры пашни, резким сокращением внесения органических удобрений встала проблема оптимизации содержания органического вещества и элементов питания в почве. Эту проблему в сложившихся условиях призваны решить сидеральные культуры, оказывающие всестороннее воздействие на агрономически важные свойства почвы. В ФГБНУ «Нижегородский НИИСХ», расположенном в умеренно тёплом агроклиматическом районе в зоне распространения светло-серой лесной почвы, были проведены исследования по изучению влияния различных видов паров на агрофизические свойства почвы, урожайность культур, качество зерна, а также продуктивность короткоротационного севооборота в двух закладках по двум фонам минерального питания Р90К90 и N60P90K90. В ходе проведённых исследований было установлено, что люпин многолетний к моменту запашки накапливал 57,7 т/га, клевер луговой 48,2 т/га биомассы, или 13,9 и 12,1 т/га сухого вещества. Органическая масса сидератов при запашке обогащает почву азотом соответственно на 334 и 249 кг/га, из общего количества которого 150-200 кг/га эти культуры усваивают из воздуха. При этом запашка сидеральных культур положительно влияет на плотность почвы. В среднем за три года наблюдений плотность почвы под посевами яровой пшеницы в слое почвы 0-10 см ниже по сидеральным парам (клеверному и люпиновому) по сравнению с чистым паром без навоза на 0,11 и 0,10 г/см3 (1,20; 1,21; 1,31 г/см3 соответственно). Обогащение состава почвы за счёт сидеральных паров повышало урожай культур севооборота. Прибавка зерна яровой пшеницы после клеверного и люпинового паров составила 40-43%, овса в последействии - 27-35% по сравнению с чистым паром без навоза и находилась на уровне унавоженного пара (40 т/га). В зерне яровой пшеницы, выращенной по клеверному пару, белка содержалось 15,56, по люпиновому - 15,62, а по чистому пару без навоза - 14,31%, т.е. его качество улучшалось. Увеличивалась и масса 1000 зёрен от 34,94 г по чистому пару до 37,58 по люпиновому и 37,55 г по клеверному парам. Применение занятых клеверных паров повышало продуктивность севооборота в 1,5-2 раза. В целом, использование сидерального люпинового и клеверного паров способствовало разуплотнению верхнего слоя почвы (0-10 см) под следующую за ними яровую пшеницу, пополнению запасов азота и органического вещества, увеличивало урожайность культур севооборота и улучшало качество зерна. Введение в севооборот сидеральных паров из многолетних бобовых культур является высокоэффективным и наиболее экономичным приёмом полеводства.
Ключевые слова: севооборот, сидеральные культуры, плотность почвы, урожайность, продуктивность, энергетическая эффективность, качество зерна
В последние годы проблема оптимизации режима органического вещества и элементов минерального питания в почвах сельскохозяйственного назначения обострилась. Это обусловлено изменением структуры посевных площадей, сокращением площади пашни, резким уменьшением объёмов накопления и внесения в почву органических удобрений, нарушением чередования культур в севообороте.
К числу неисчерпаемых, легковозоб-новляемых ресурсов относится биомасса си-деральных культур. Сидеральные культуры оказывают всестороннее положительное воздействие на все агрономически важные
свойства почвы: гумусное состояние, биологическую активность и способствуют повышению урожайности последующих культур, а также позволяют вернуть в круговорот питательные вещества, отчуждаемые с урожаем [1, 2, 3].
Особенно актуальной является проблема сохранения почвенного плодородия для дерново-подзолистых и светло-серых лесных почв [4]. Вследствие их низкой обеспеченности гумусом, основным лимитирующим элементом питания этих почв служит азот. При подборе сидеральных культур предпочтение следует отдавать растениям из семейства бобовых, так как они
обогащают почву не только органическим веществом, но и биологическим азотом [5]. Как показали исследования по комплексу хозяйственно ценных признаков, перспективными сидеральными культурами в условиях Нижегородской области являются люпин многолетний, клевер луговой, рапс яровой. Малозатратность в сочетании с возможностью получения высоких и устойчивых урожаев семян основных сидеральных культур создает предпосылки для расширения приема сидерации в короткие сроки и в больших масштабах [2, 3, 5, 6, 7].
Цель работы - определить количество органического вещества, поступающего в почву с различными видами сидератов в ко-роткоротационных севооборотах, их влияние на плодородие почвы и урожайность последующих культур.
Материал и методы. Исследования проводили в центральной части Правобережья Нижегородской области на опытном поле ФГБНУ «Нижегородский НИИСХ», в умеренном тёплом агроклиматическом районе. Почва опытного участка светлосерая лесная среднесуглинистая на лессовидных суглинках. В состав короткоротаци-онного севооборота входят следующие культуры: 1 - яровая пшеница с подсевом многолетних бобовых культур; 2 - пар (си-деральный, занятый, чистый); 3 - яровая пшеница; 4 - овес. Сидеральные культуры: клевер луговой (раннеспелый, сорт Трио), люпин многолетний (семена рядовые). Парозанимающие культуры: клевер луговой, вика с овсом. Чистый пар с навозом (40 т/га) и без навоза. Исследования проводили в двух закладках на двух фонах минерального питания - Р90К90 и Ш0Р90К90. Агрохимические характеристики соответствуют данному типу почв: рН - 5,0; Нг - 3,4 мг-экв./100 г почвы; Р2О5 - 225 и К2О - 106 мг/кг почвы (по Кирсанову); гумус - 1,5 %.
Наблюдения в опытах, анализ почвенных и растительных образцов проводили по общепринятым методикам. Результаты исследований оценены методом дисперсионного анализа.
Результаты и их обсуждение. Одним из способов использования многолетнего люпина на удобрение является выращивание
его до фазы цветения или сизых бобиков и запашка под озимые культуры в сидераль-ном пару. Многолетний люпин и клевер луговой высеваются под покров яровых зерновых культур сеялкой СЗТ-3,6 или другими аналогичными сеялками. Клевер запахивается в фазе цветения в сидеральном пару, а также может использоваться как парозанимающая культура, отаву и пож-нивно-корневые остатки которой запахивают в почву.
Изучаемые сидеральные культуры к моменту их запашки (середина июля) формируют достаточно высокий урожай зелёной массы. Наибольшая биомасса образуется у люпина многолетнего (57,7 т/га), что на 16% больше, чем у клевера лугового (табл. 1). Люпин отличается мощной корневой системой, которая по сухой массе в 2 раза превосходит аналогичный показатель клевера лугового.
Валовое содержание азота в органической массе многолетнего люпина составило 334 кг/га, что на 25,4 % больше, чем у клевера лугового. Запахиваемая органическая масса клевера и люпина содержит значительно больше азота, чем навоз и немного уступает ему по содержанию калия. Менее всего она обеспечена фосфором, особенно масса клевера.
Нами подсчитано, что в органическом веществе люпина и клевера к моменту запашки содержится сухого вещества и элементов питания столько, сколько их содержат 40-45 т подстилочного навоза с влажностью 70-75%. Из общего количества азота сидеральной массы от 150 до 200 кг/га эти культуры усваивают из воздуха, обогащая светло-серые лесные почвы дефицитным для них элементом питания.
Перед вспашкой клеверного занятого пара сырая органическая масса в среднем за три года (отава, пожнивные остатки и корни) составляла 19,7 т/га, что по сухому веществу, содержанию азота и калия соответствовало 20 т навоза.
Сидеральная масса викоовсяной смеси по сухому веществу уступала люпину на 82%, клеверу - на 59%. Однако за счёт более высокого содержания по валовому количеству азота и фосфора викоовсяная смесь
находилась на уровне клевера лугового и массой люпина многолетнего викоовсяная заметно уступала ему по содержанию калия смесь заметно уступала по всем элементам (на 91 кг). По сравнению с сидеральной питания.
Таблица 1
Количество органического вещества и элементов питания, поступающего в почву с сидеральными культурами по фону Р90К90 (среднее за три года)
Наименование Содержание, т/га Содержание в % на абс. сухое в-во Валовое содержание в массе урожая, кг/га
сырое в-во сухое в-во N Р К N Р К Р2О5 К2О
Люпин многолетний - сидеральный пар
Надземная масса 47,8 11,6 2,46 0,31 1,62 287 36 189 81 228
Корни 9,9 2,3 2,09 0,39 0,97 48 9 22 20 27
Орган. масса всего 57,7 13,9 - - - 334 45 212 101 255
Клевер луговой - сидер альный пар
Надземная масса 43,6 10,9 2,04 0,24 1,65 222 26 184 59 222
Корни 4,6 1,3 2,18 0,35 1,15 27 4 14 9 17
Орган. масса всего 48,2 12,1 - - - 249 30 198 68 139
Вика + овёс - сидеральный пар
Надземная масса 31,8 8,6 2,61 0,34 1,62 217 26 130 59 157
Корни 2,8 0,9 0,94 ,16 1,15 8 2 10 4 12
Орган. масса всего 34,6 9,4 - - - 225 28 140 63 169
Клевер луговой - занятый пар
Надземная масса 15,1 4,5 2,30 0,26 1,61 103 12 74 28 88
Корни 4,6 1,3 2,18 0,35 1,15 27 4 14 9 17
Орган. масса всего 19,7 5,8 - - - 130 16 88 37 105
Запашка сидеральных культур и внесение навоза положительно влияла на плотность почвы (табл. 2). Многолетний люпин и клевер луговой в сидеральном пару оказывают значительное разуплотняющее воздействие на пахотный слой почвы. Весной на фоне Р90К90 под посевами яровой пшеницы в слое почвы 0-10 см в среднем за три года плотность почвы была ниже по сидеральным парам (клеверным и люпиновым) по сравнению с чистым паром на 0,11 и 0,10 г/см3 соответственно. После запашки клеверного занятого пара наблюдается снижение плотности почвы на 0,08 г/см3. В слое почвы 10-20 см наблюдается та же тенденция.
При осеннем определении плотности влияние предшественников просматривается довольно чётко в слое почвы 10-20 см. Как и при весеннем определении, плотность почвы
после уборки яровой пшеницы по сидераль-ным парам (клеверным и люпиновым) была ниже по сравнению с чистым паром без навоза на 0,08 и 0,06 г/см3, а также при запахивании отавы клевера лугового на 0,08 г/см3. В горизонте 0-10 см определённой закономерности в изменении плотности почвы под влиянием предшественников не отмечается.
Последействие сидеральных паров на плотность почвы проявилось на овсе. В слое почвы 0-10 см её значение было ниже на 0,03-0,08 г/см3, в слое почвы 10-20 см наблюдается выравнивание плотности почвы по всем видам паров, но её значение заметно выше (на 0,12-0,17 г/см3), чем в слое 0-10 см. К концу вегетации овса наблюдается увеличение плотности в горизонте 10-20 см, а в горизонте 0-10 см плотность почвы осталась на уровне весеннего значения.
Прослежена корреляционная зависимость плотности почвы от количества запаханной массы сидеральных культур и навоза. Результаты показали, что наибольший коэффициент корреляции отмечается весной по полным всходам яровой пшеницы в слое почвы 0-10 см (г = -0,69). При определении
плотности почвы после уборки культуры тесной взаимосвязи между этими показателями не прослеживается (г = -0,25).
Влияние предшественников на плотность сложения верхнего слоя почвы под овсом прослеживается слабо (весна г = -0,24, осень г = -0,06).
Таблица 2
Влияние предшественников на плотность почвы под различными культурами по фону Р90К90 (в среднем за три года)
Плотность почвы по горизонтам, г/см3
яровая пшеница овёс
Вариант опыта 0-10 10-20 0-10 10-20 0-10 10-20 0-10 10-20
см см см см см см см см
весна осень весна осень
Чистый пар 1,31 1,48 1,35 1,48 1,40 1,52 1,38 1,53
Чистый пар + 40 т/га навоза 1,29 1,46 1,34 1,46 1,33 1,50 1,32 1,52
Вика + овёс - сидеральный пар 1,26 1,45 1,27 1,45 1,35 1,49 1,41 1,56
Клевер луговой - занятый пар 1,23 1,44 1,30 1,40 1,32 1,49 1,32 1,52
Клевер луговой - сидеральный пар 1,20 1,41 1,33 1,40 1,37 1,49 1,26 1,40
Люпин многолетний - сидеральный пар 1,21 1,40 1,31 1,42 1,36 1,49 1,39 1,52
Вика + овёс - занятый пар 1,27 1,44 1,31 1,45 1,36 1,50 1,42 1,52
Биологическая активность почвы является важным показателем её плодородия. Более высокое значение (% разложения льняной ткани) отмечается по сидераль-ным парам (клеверным и люпиновым) как в прямом действии, так и в последействии.
Под влиянием сидеральной массы накопление органической массы последующих культур происходит более интенсивно, чем по чистому пару без навоза. Отмечается также более высокое содержание азота в растениях зерновых культур по сидераль-ным парам, по клеверному занятому пару и по чистому пару с навозом.
Положительное влияние сидеральных и занятого клеверного паров сказывается и на урожайности яровой пшеницы и овса (рис.).
По фону Р90К90 более высокие урожаи яровой пшеницы и овса получены по сидеральным парам (люпиновому и клеверному) и чистому пару с навозом. Достоверные прибавки урожая зерна яровой пшеницы отмечены после сидеральных клеверного и люпинового, а также унавоженного паров
по сравнению с чистым паром без навоза и составляли соответственно 2,75; 2,80; 2,67 против 1,96 т/га или 40-43 % (НСР05 предшественники - 0,24 т/га).
Последействие сидеральных паров и внесение навоза (40 т/га) положительно отразилось на урожае зерна овса - 2,75, 2,93, 2,79 т/га против 2,17 т/га по чистому пару без навоза прибавка составила 27-35 % (НСР05 предшественники - 0,16 т/га), причём наибольшая прибавка получена по люпиновому сидеральному пару. Необходимо отметить, что урожайность зерновых культур по сиде-ральным парам находится на уровне чистого пара с внесением 40 т/га навоза.
Положительное последействие сиде-ральных и занятых паров проявилось не только на урожайности сельскохозяйственных культур, но и на качестве полученной продукции. Под их влиянием увеличилось содержание азота как в зерне яровой пшеницы, так и овса. Наибольшее содержание белка в зерне яровой пшеницы в среднем за два года отмечалось по сидеральным парам
(клеверному и люпиновому), а также по чистому пару с навозом и составляло 15,56, 15,62 и 15,33% соответственно, что на 1,25, 1,31 и 1,02% выше, чем по чистому пару
без навоза. Наибольший валовой сбор белка получен по сидеральным парам (клеверному и люпиновому) как по фону Р90К90, так и по фону Ш0Р90К90.
Ш - яровая пшеница; в9 - овес Рис. Урожайность культур севооборота в зависимости от паров по фону Р90К90
Увеличение содержания белка отмечалось в зерне овса, размещённого по всем парам. Наибольшее его содержание наблюдалось по чистому унавоженному пару и составило 11,69 %. Наибольший валовой сбор белка получен по клеверному и люпиновому сидеральным парам по обоим фонам.
Яровая пшеница, посеянная по сиде-ральным и занятым парам, имела более высокую массу 1000 зёрен по сравнению с чистым паром без навоза, которая составила на фос-форно-калийном фоне по сидеральному клеверному пару 37,55 г, по люпиновому -37,58 г, 34,94 г - по чистому пару.
Определение массы 1000 зерен овса не выявило существенных различий по вариантам опыта. Использование азотных удобрений по сидеральным парам малоэффективно, так как приводит к развитию мощной вегетативной массы зерновых культур и, как следствие, к раннему полеганию и снижению массы 1000 зёрен.
Важным показателем эффективности сидератов является затратность технологии их возделывания. В этом отношении сиде-ральные и занятые пары из многолетних бобовых культур имели преимущество перед
однолетними культурами. Продуктивность севооборотов, особенно с короткой ротацией (3-4 поля) во многом зависит от целевого использования паров. При короткой ротации применение занятых паров, тем более с многолетними бобовыми культурами, обеспечивало увеличение продуктивности в 1,5-2 раза, чем в севооборотах с чистыми или сидераль-ными парами. Включение в севооборот клеверного занятого пара повышало его продуктивность по сравнению с севооборотом с чистым паром на 133% (табл. 3). Сидераль-ные пары - клеверный и люпиновый - показали более высокую продуктивность по сравнению с чистым паром без навоза (рост соответственно 31 и 37 %).
Продуктивность клеверного сидераль-ного пара находилась на уровне, а люпино-вого сидерального пара - на 6 % выше чистого пара с внесением 40 т/га навоза.
Анализ энергетической эффективности показал, что наиболее эффективен севооборот с занятым клеверным паром, при внесении Р90К90 коэффициент энергетической эффективности равен 4,34. Внесение наиболее энергоемких азотных удобрений в дозе N60 снижает коэффициент до 3,84.
Таблица 3
Влияние различных паров на продуктивность и энергетическую эффективность севооборотов
Среднегодовая продуктивность севооборота Коэффициент энергетической эффективности
Вид пара Р90К90 N60P90K90
тыс. т корм. ед./га % тыс. т корм. ед./га % Р90К90 N60P90K90
Чистый пар 1,46 100 1,97 100 2,15 2,20
Чистый пар + 40 т/га навоза 1,91 131 2,19 111 1,59 1,50
Вика + овёс - сидеральный пар 1,63 112 2,06 107 2,10 2,01
Клевер луговой - занятый пар 3,40 233 3,82 194 4,34 3,84
Клевер луговой - сидеральный пар 1,92 131 2,13 108 2,64 2,30
Люпин многолетний -сидеральный пар 2,01 137 2,25 114 2,69 2,32
Вика+овёс - занятый пар 2,38 163 2,70 137 2,91 2,61
Выводы. Использование сидерального люпинового и клеверного паров способствует разуплотнению верхнего слоя почвы (0-10 см) под следующей за ними яровой пшеницей, увеличению урожайности культур севооборота, а также улучшению качества зерна. Введение в севооборот занятых и сидеральных паров из многолетних бобовых культур является высокоэффективным и наиболее экономичным приёмом, обеспечивающим наряду с увеличением продуктивности севооборота пополнение запасов азота и органического вещества в почве.
Список литературы
1. Довбан К.И. Зелёное удобрение. М.: Агропромиздат, 1990. 208 с.
2. Довбан К.И. Применение зеленых удобрений в интенсивном земледелии. Минск: Урожай, 1981. 206 с.
3. Суворов В.В. Донник. Сельхозиздат, 1962. 182 с.
4. Козлова Л.М. Приоритетные направления в решении актуальных проблем земледелия Евро-Северо-Востока // Актуальные проблемы земледелия Евро-Северо-Востока РФ: Сб. науч. тр. Н.-Новгород, 2013. С. 6-14.
5. Рекомендации по возделыванию сиде-ральных культур в условиях Кировской области // под общ.ред. Л.М. Козловой. Киров: ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», 2014. 32 с.
6. Культура люпина в повышении плодородия почв в Нечерноземной зоне СССР: Метод.реком. М.: Колос, 1971. 32 с.
7. Мартьянов С.П. Влияние многолетних трав и удобрений на продуктивность севооборотов и агрохимические свойства мелкоподзолистых почв. В сб.ст. Т.10. Изменение и регулирование почвенного плодородия в условиях интенсификации земледелия. Пермь, 1988. С. 39-48.
The efficiency of use of green manure in the Nizhny Novgorod region Komarova N.A., senior researcher
Nizhny Novgorod Agricultural Research Institute, v. Selekciya, Nizhny Novgorod region, Russia
In recent years with changes in the structure of arable land, a sharp reduction in the application of organic fertilizers a problem is facing of optimizing the content of organic matter and nutrients in a soil. This problem in the current conditions must be solved with green manure crops providing overall influence on agronomically important soil properties. In Nizhny Novgorod Agricultural Research Institute located in moderately warm agro-climatic region on a light gray forest soil researches have been conducted to study the effects of different types of fallow on agrophysical soil properties, crop yields, grain quality, and productivity of short rotation in two settings on the two backgrounds of mineral nutrition P90K90 and N60P90K90. In the course of the research it was found that the perennial lupine by the time of plowing
accumulated 57.7 t/ha, clover 48.2 t/ha of biomass or 13.9 and 12.1 t/ha of dry matter. Organic mass of green manure enriches the soil with nitrogen at ploughing respectively on 334 and 249 kg/ha; 150-200 kg/ha of this volume these crops absorb from the air. So a ploughing of green manure crops has a positive effect on soil density. On average over the three years of observations the density of a soil under spring wheat in a 0-10 cm layer was below on green manure (clover and lupine) fallows compared with bare fallow without manure by 0.11 and 0.10 g/cm3 (1.20; 1.21; 1.31 g/cm3 respectively). Enrichment of a soil with green manure fallows increased the yield of crop rotation. The increase of grain yield of spring wheat after clover and lupine fallows was 40-43%, of oats in aftereffect - 27-35% compared with bare fallow without manure and was in a level of manure fallow (40 t/ha). In the grain of spring wheat grown on a clover fallow content of protein was 15.56, on a lupine fallow - 15.62, and on bare fallow without manure - 14.31%, i.e. its quality improved. 1000 grains weight increased from 34.94 g on a bare fallow to 37.58 on lupine and 37.55 on the clover fallows. The use of clover fallows increased the productivity of crop rotation in 1.5-2 times. In general the use of green manure lupine and clover fallows contributed to softening of an upper soil layer (0-10 cm) under the following spring wheat; to replenishment of nitrogen and organic matter; increased the yields of crop rotation and improved grain quality. The input into crop rotation of green manure fallows with perennial legumes is highly efficient and the most economical technique of farming.
Key words: crop rotation, green manure crops, density of soil, yield, productivity, energy effectiveness, grain quality
References
1. Dovban K.I. Zelenoe udobrenie [Green manure]. Moscow: Agropromizdat, 1990. 208 p.
2. Dovban K.I. Primenenie zelenykh udobreniy v intensivnom zemledelii [The use of green fertilizers in intensive agriculture]. Minsk: Urozhaj, 1981. 206 p.
3. Suvorov V.V. Donnik [Melilot]. Selhozizdat, 1962. 182 p.
4. Kozlova L.M. Prioritetnye napravleniya v reshenii aktual'nykh problem zemledeliya Evro-Severo-Vostoka [Priority direction for decision of actual agricultural problems]. Aktual'nye problemy zemledeliya Evro-Severo-Vostoka RF. [Actual problems in agriculture of Euro-NorthEast of Russian Federation: collection of scientific transactions]. Nizhny Novgorod, 2013. pp. 6-14.
5. Rekomendatsii po vozdelyvaniyu sideral'nykh kul'tur v usloviyakh Kirovskoy oblasti [Recommendations on cultivation of green
manure crops under conditions of Kirov region]. Ed. L.M. Kozlova. Kirov: North-East Agricultural Research Institute, 2014. 32 p.
6. Kul'tura lyupina v povyshenii plodo-rodiya pochv v Nechernozemnoy zone SSSR: Metodicheskie rekomendacii. [Culture of lupine in the improvement of soil fertility in the Non-Chernozem zone of the USSR: Methodical indications]. Moscow: Kolos, 1971. 32 p.
7. Mart'yanov S.P. Vliyanie mnogoletnikh trav i udobreniy na produktivnost' sevooborotov i agrokhimicheskie svojstva melkopodzolistykh pochv [Influence of perennial grasses and fertilizers on productivity of crop rotations and agro-chemical features of little-size podzolic soils]. Izmenenie i regulirovanie pochvennogo plodoro-diya v usloviyakh intensifikatsii zemledeliya [Change and regulation of soil fertility under conditions of intensification of agriculture]. V. 10. Perm, 1988. pp. 39-48.
