CC BY
10
УДК 631.413.4.03:631.445.25
ВЛИЯНИЕ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО ПОЖНИВНО-КОРНЕВЫХ ОСТАТКОВ КОРМОВОГО ЛЮПИНА В УСЛОВИЯХ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
В.В. Талызин, к.б.н., Н.М. Белоус, д.с.-х.н., А.М. Духанин, П.В. Прудников, к.с.-х.н.
Применение средств химизации при возделывании кормового люпина позволяет получать экологически безопасный корм в условиях радиоактивного загрязнения дерново-подзолистой песчаной почвы.
Ключевые слова: удобрения, средства защиты растений, радиоактивное загрязнение, почва, продуктивность, кормовой люпин, зеленая масса, пожнивно-корневые остатки.
Application of chemization means for growing of forage lupine allow to get ecologically safe forage under radioactive pollution of sod-podzolic sandy soil.
Keywords: fertilizers, plant protection means, radioactive pollution, soil, productivity, forage lupine, herbage mass, stubble-root residues.
В результате аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивному загрязнению подверглись 57 тыс. км2 территории 14 субъектов Российской Федерации. Наиболее сильно оказались загрязнены Брянская, Калужская, Орловская и Тульская области. Здесь выпало 203 тыс. кюри из них 71% на территории Брянской области (Маркина и др., 2006; Прудников и др., 2007).
Ряд исследователей (Алексахин и др., 1992; Молявко, 1997; Маркина, 1999; Кузнецов, Санжарова и др., 2004; Белоус и др., 2006; Драганская, 2008, Сергеев, 2009), отмечают, что органические, минеральные удобрения, а также химические мелиоранты способны значительно снижать поступление радиоцезия в растения, особенно на почвах легкого гранулометрического состава. Поэтому в настоящее время помимо выращивания высоких урожаев сельскохозяйственных культур за счет рационального применения средств химизации, весьма актуально получение экологически безопасной продукции, в том числе и по содержанию в ней радионуклидов. Кроме того, люпин как однолетняя бобовая культура является важнейшим элементом биологизации земледелия и ценнейшим источником кормового белка для животноводческой отрасли народного хозяйства. Высокое содержание хорошо переваримого белка половину, которого составляют незаменимые аминокислоты, обеспечивают высокие кормовые достоинства (Вавилов, Посыпанов, 1983; Такунов, 2001).
Исследования проводили в полевом стационарном опыте на дерново-подзолистой песчаной почве, сформированной на древнеаллювиальной супеси, подстилаемой связным песком. Исходные показатели агрохимической характеристики пахотного слоя почвы до закладки опыта: содержание гумуса 2Д - 2,5%, рНКа 6,5-7,0 сумма поглощенных оснований 7,94-17-87 мг-экв/100 г почвы, содержание подвижных Р2О5 и К2О (по Кирсанову) соответственно 38,5-51,0 и 6,9-11,7 мг/100 г почвы. Плотность загрязнения опытного участка 568-724 Бк/м. Общая площадь опытной делянки 90 м2, учетной 45 м2. Опыт в четырехкратной повторности проводили с 1993 г., в четырехпольном севообороте со следующим чередованием культур: картофель, овес, люпин на зеленую массу, озимая рожь.
Из данных таблицы 1 видно, что урожайность зеленой массы кормового люпина колебалась по вариантам в зависимости от погодных условий и действия систем удобрения по годам от 7 до 23,6 т/га. В контроле в среднем за
ротацию севооборота урожайность составила 11,4 т/га. Органическое удобрение впоследствии слабо влияло на продуктивность кормового люпина, полученная прибавка статистически не достоверна, а по органо-минеральной системе получена статистически достоверная прибавка (0,39 т/га) урожая зеленой массы по сравнению с контролем. Последовательно возрастающие дозы фосфорно-калийного удобрения способствовали повышению урожайности зеленой массы кормового люпина. Самая высокая средняя (19,5 т/га) урожайность и прибавка (0,81 т/га) в опыте получена по минеральной системе (Р60К120), а применение этой дозы в комплексе с химическими средствами защиты растений позволило получить максимальную (21,6 т/га) среднюю урожайность зеленой массы.
Урожайность зерна люпина также как и урожайность зеленой массы зависела от погодных условий вегетационного периода. Самые низкие урожаи зерна по вариантам получены в 2006 г., а наиболее благоприятным оказался 2007 г. В контроле урожайность зерна по годам колебалось от 0,60 до 0,91 т/га, составляя в среднем 0,79 т/га. Органические и органо-минеральные удобрения в последействии слабо влияли на урожайность зерна люпина во все годы исследований. С возрастанием доз фосфорно-калийного удобрения увеличивалась и урожайность зерна люпина, достигнув своего максимума в варианте с дозой Р60К120. В среднем за 4 года урожай на этом варианте составил 1,80 т/га.
Пестициды в целом за годы исследований положительно влияли на урожайность зерна люпина. Прибавка от комплексного применения удобрений и пестицидов в среднем за 4 года получена во всех вариантах.
Биохимические исследования по определению аминокислотного состава зерна кормового люпина показали, что изучаемые системы удобрения повышали содержание аминокислот в зерне кормового люпина по сравнению с контролем, при этом повышалось и содержание суммы независимых аминокислот (табл. 2).
Самая высокая сумма аминокислот отмечена в варианте с органо-минеральной системой удобрения в комплексе с химическими средствами защиты растений. Пестициды положительно влияли на содержание аминокислот в зерне люпина, при этом их действие было не прямым, а косвенным, посредством увеличения семенной продуктивности люпина и повышения его качества.
Из всех определяемых аминокислот в зерне люпина нахо- дится наибольшее количество аргинина: содержание по
Вариант Урожайность, т/га
Зеленая масса Зерно
2005 г. 2006 г. 2007 г. 2008 г. среднее 2005 г. 2006 г. 2007 г. 2008 г. среднее
1. Контроль 7,0 11,4 15,8 11,5 11,4 0,74 0,6 0,91 0,91 0,79
2. Последействие навоза, 80 т/га на 2-й культуре 7,6 12,2 17,9 14,9 13,1 0,85 0,73 1,04 1,11 0,93
3. Последействие навоза, 40 т/га на 2-й культуре + Р20К40 13,6 13,3 18,4 16,0 15,3 0,96 0,76 1,15 1,36 1,06
4 Р20К40 14,7 12,6 18,1 14,5 15,0 0,89 0,74 1,19 1,34 1,04
5. Р40К80 17,2 13,6 19,0 17,6 16,8 1,42 0,98 1,68 1,68 1,44
б. Р60К120 20,9 15,9 22,1 19,1 19,5 1,91 1,06 2,19 2,03 1,80
7. Последействие навоза, 40 т/га на 2-й культуре + Р20К40 + пестициды 17,7 13,5 18,5 20,2 17,5 1,35 1,15 1,35 1,82 1,42
8. Р20К40 + пестициды 18,2 14,9 20,2 17,6 17,7 0,98 0,8 1,22 1,30 1,08
9. Р40К60 + пестициды 18,3 15,8 21,0 18,9 18,5 1,62 1,18 1,83 1,84 1,68
10. Р60К]20 + пестициды 23,6 18,5 22,6 21,5 21,6 2,01 1,42 2,42 2,32 2,04
НСР05, ц/га 0,10 0,18 0,8 0,27 0,1 5,0 0,13 0,12 0,27
Примечание. Пестициды - прометрин, 50% с.п. 5 кг/га, децис 50% к.э. - 0,3 л/га в фазе бутонизации.
вариантам колебалось от 33,9 до 46,1 г/кг, в то время как в зерне озимой ржи содержание этой аминокислоты не превышает 3,5-5,1 г/кг. Довольно значительное (19,5-25,2 г) количество в зерне люпина составляет валин, гистидин (6,2-12,1 г), лейцин + изолейцин (23,2-32,8 г). Содержание лимитирующей аминокислоты лизина в зерне люпина составляет 21,6-26,2 г/кг, а метионина 3,7-7,9 г/кг.
Результаты исследований свидетельствуют, что наиболее высокое содержание в зеленой массе кормового люпина отмечено в 2007 и 2008 гг. практически по всем вариантам (табл. 3). Однако в действии средств химизации на размеры накопления урожаем просматривается определенная закономерность. Так, самая высокая концентрация радиоцезия во все годы исследований
отмечена в контроле. Наиболее высокое содержание Cs по всем вариантам отмечено в более влагообеспеченном 2007 г. Самое высокое содержание в зеленой массе кормового люпина во все годы получено в контрольном варианте (в среднем 325 Бк/кг, при нормативе 100 Бк/кг, а коэффициент накопления при этом был на уровне 21,3 ед.). Органические и органо-минеральные удобрения в последействии снижали концентрацию 137Cs в зеленой массе кормового люпина в 1,98-2,6 раза, коэффициент накопления снижался при этом в этих же пределах.
Последовательно возрастающие дозы фосфорно-калийные удобрения в 1,8-3,6 раза снижали поступление 137Cs в зеленую массу комового люпина. Влияние химических средств защиты растений на снижение содержания
2. Аминокислотный состав зерна люпина узколистного в зависимости от системы удобре-
Аминокислоты Содержание, г на 1 кг сухого вещества
контроль последействие навоза, 40 т/га + Р20К40 Р40К80 Р60К120 последействие навоза, 40 т/га + Р20К40 + пестициды Р4С>К80 + пестициды Р60К120 + пестициды
Аланин 17,8 19,5 20,1 19,5 22,1 20,3 19,1
Аргинин* 39,7 33,9 39,1 40,6 46,1 35,1 45,3
Валин* 19,9 21,3 19,5 19,5 25,0 25,2 25,1
Гистидин* 8,0 8,8 11,9 6,2 10,7 10,3 12,1
Глицин 24,7 26,5 28,6 28,9 34,1 29,8 29,8
Лейцин + Изолейцин* 23,2 28,1 25,0 28,3 32,8 28,9 28,9
Лизин* 21,7 22,1 25,1 23,8 26,2 21,7 21,6
Метионин* 4,5 5,4 3,7 4,1 7,9 6,6 7,1
Пролин 14,5 16,6 18,9 16,2 18,3 15,7 15,7
Тирозин 11,3 14,2 12,4 13,6 12,1 11,8 11,6
Тирин 22,0 26,1 26,1 25,8 24,3 26,8 24,6
Серии 24,7 30,4 27,7 27,8 27,1 28,4 28,8
Финилаланин * 8,3 12,6 9,0 17,1 14,6 13,4 14,2
Сумма незаменимых 120,8 132,2 133,3 139,6 163,3 141,2 154,3
аминокислот
Сумма свободных 119,5 133,3 133,8 131,8 138,0 132,8 129,6
аминокислот
Общая сумма 240,3 265,5 267,1 271,4 301,3 274,0 283,9
аминокислот
137
3. Влияние средств химизации на накопление Се в зеленой массе кормового люпина
Вариант Годы Среднее
2005 2006 2007 2008
содержание 137Cs, Бк/кг Кн 10-2 содержание 137Cs, Бк/кг Кн 10-2 содержание 137Cs, Бк/кг Кн 10-2 содержание 137Cs, Бк/кг Кн 10-2 содержание 137Cs, Бк/кг Кн 10-2
растения почва растения почва растения почва растения почва растения почва
1 269 1530 17,6 357 1785 20,0 349 1270 27,5 367 1665 23,4 335 1563 21,4
2 126 1810 6,9 146 1660 8,8 220 1260 17,5 127 1730 7,3 155 1615 9,6
3 120 1405 8,5 131 1665 7,9 124 1360 9,1 142 1401 10,1 129 1458 8,8
4 146 1490 9,9 177 1785 9,9 213 1390 15,3 201 1705 11,8 184 1592 11,6
5 108 1425 7,6 107 1870 5,7 129 1450 8,9 121 1565 7,7 116 1577 7,3
6 76 1450 5,2 86 2070 4,1 105 1620 6,5 102 1664 6,1 92 1701 5,4
7 113 1550 7,3 136 1740 7,8 135 1520 8,9 178 1722 10,3 140 1633 8,6
8 143 1705 8,4 187 1860 10,0 189 1850 10,2 261 1866 13,9 195 1820 10,7
9 105 1500 7,0 116 2000 5,8 113 1810 6,2 190 1677 11,3 131 1747 7,5
10 79 1640 4,8 79 1820 4,3 103 1812 5,7 107 1755 6,0 92 1757 5,2
Примечание. Расшифровка вариантов дана в табл. 1. ВП 13.5.13/09-00 допустимый уровень для зеленых кормов - 100 Бк/кг.
4. Масса сухих ПКО кормового люпина и содержание в них элементов питания в зависимо-
сти от средств химизации (слой ^ почвы 0-20 см в среднем за_ 2005-2007 гг.)
Вариант Масса пожнивно-корневых остатков т/га Потребление, кг/га Соотношение CN в пожнивно-корневых остатках
корни жнивье сумма N Р2О5 К2О
1 2,92 0,64 3,56 62,3 4,3 51,6 25,8
2 3,35 0,77 4,12 73,7 4,9 59,7 24,6
3 3,49 0,91 4,40 78,8 4,8 76,6 24,3
4 3,52 0,84 4,36 80,7 5,2 83,3 2,9
5 3,83 0,96 4,79 94,4 6,2 93,9 19,8
6 4,11 1,07 5,18 103,1 6,7 103,6 19,2
7 3,75 0,96 4,71 83,4 5,7 96,1 24,6
8 3,65 0,99 4,64 82,6 5,1 94,6 23,5
9 4,14 1,12 5,26 99,4 6,3 108,4 20,8
10 4,34 1,24 5,58 103,8 7,3 119,4 20,6
137Сб в зеленой массе кормового люпина практически не проявилось. Таким образом, получение зеленой массы кормового массы кормового люпина соответствующей нормативу по содержанию в ней 137Сб (не более 100 Бк/кг) в условиях проводимого эксперимента оказалось возможным в варианте Рб0К120 отдельном внесении, так и в комплексе с пестицидами.
Исследованиями установлено, что кормовой узколистный люпин в зависимости от погодных условий и систем удобрения оставляет после себя в слое 0-20 см 3,565,58 т/га растительных остатков (пожнивно-корневых), при этом масса корневых остатков превышает массу растительных в 5-7 раз и более (табл. 4).
Наибольшее (5,18 т/га) увеличение массы пожнивно-корневых остатков (ПКО) люпина отмечено под влиянием фосфорно-калийного удобрения, достигнув максимального значения по варианту Р60К120, а комплексное применение средств химизации в этом варианте (Р60К120 + пестициды) увеличило массу ПКО до 5,58 т/га.
Максимальное количество элементов питания (№К) оставляет после себя кормовой люпин с ПКО в варианте Р60К120, как при отдельном внесении, так и в комплексе с пестицидами. Так, потребление азота в этих вариантах в среднем составило от 103,1 до 103,8 кг/га, фосфора от 6,7 до 7,3 кг/га, калия от 103,6 до 119,4 кг/га.
Соотношение в ПКО по вариантам варьировало в пределах 20,6-25,8. Наиболее узким оно отмечено под
влиянием дозы Р40К80 и Р60К120 как при отдельном внесении, так и в комплексе с пестицидами. Чем уже соотношение C:N в растительных остатках, тем с большей скоростью происходит процесс их разложения и минерализации с освобождением питательных веществ в доступной растительным организмам форме и тем меньше их потери.
Таким образом, применение средств химизации при возделывании кормового люпина, в севообороте на дерново-подзолистой песчаной почве в условиях радиоактивного загрязнения территории наряду с повышением продуктивности люпина позволяет получать экологически безопасный корм при возрастающей его роли, как предшественника.
Литература
1. Алексахин P.M., Моисеев И.Т., Тихомиров Ф.А. Поведение 137Cs в системе почва растение и влияние внесения удобрений на накопление радионуклидов в урожае // Агрохимия. - 1992. №3. - С. 127-138.
2. Белоус Н.М., Шаповалов В.Ф., Моисеенко Ф.В., Драганская М.Г. Влияние различных систем удобрения на накопление тяжелых металлов в сельскохозяйственной продукции // Научный журнал «Вестник» Отдельный выпуск, БГСХА. - Брянск, 2006. - С. 22-29.
3. Вавилов П.П., Посыпанов Г. С. Бобовые культуры и проблема растительного белка. - М.: Россельхозиздат, 1983. - 256 с.
4. Маркина З.Н., Прудников П.В., Ковалев Л. А., Новиков А.А. Радиологическая обстановка на почвах сельхозуго-
